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O controle da expressão genética
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pode acontecer durante qualquer
um dos passos do processo
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desde o início da transcrição até
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a modificação pós-traducional
de uma proteína,
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ou qualquer um dos passos
no meio.
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É a habilidade da célula em regular
esses diferentes passos
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que a torna uma máquina eficiente
quase um ninja
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por ser versátil e adaptável,
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por isso ela gasta energia
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para expressar somente proteínas
necessárias no momento correto.
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Ou podemos dizer que a célula é muito
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preguiçosa e gasta o mínimo
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necesssário de energia.
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Vamos para o começo da
expressão genética,
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e vamos falar sobre regulação genética
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relacionada com a regulação
de DNA e cromatina.
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Vamos falar sobre a estrutura do DNA.
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O DNA fica armazenado na forma
de cromatina,
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também chamado de DNA super enovelado.
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Cromatina é constituída de DNA,
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proteínas histonas e não-histonas.
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A unidade básica da cromatina
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é chamada de nucleossomo,
constituído
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por 146 pares de base de DNA dupla fita
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que fica enrolado sobre um cerne
de oito histonas.
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Existem quatro histonas diferentes
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nesta estrutura que você deve conhecer.
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São H2A, H2B, H3 e H4,
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que é apenas o nome dado a elas.
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As histonas podem ser modificadas por
acetilação na sua cauda amino terminal
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por uma enzima chamada
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histona acetiltransferase,
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podemos chamar apenas de HAT.
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É uma modificação reversível,
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que é controlada por outra enzima
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que remove o grupo acetil,
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que é chamada de histona deacetilase,
ou HDAC.
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A acetilação das histonas resulta
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no desenovelamento da estrutura
da cromatina
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permitindo que fique acessível
à maquinaria de transcrição
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para a expressão de genes.
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Por outro lado,
a deacetilação das histonas,
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resulta na condensação, ou compactação
da estrutura da cromatina,
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impedindo transcrição destes genes.
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Quando essas modificações
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que regulam a expressão gênica
são herdadas,
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nós chamamos de regulação epigenética.
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Por isso, quando você pensa
em expressão gênica e DNA
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pode pensar que DNA
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pode ter dois sabores
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um altamente enovelado, com
DNA transcricionalmente inativo,
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também chamado de heterocromatina,
e outro menos enovelado,
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com DNA transcricionalmente ativo,
chamado de eucromatina.
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Gosto de imaginar que a heterocromatina
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é muito densa e está hibernando,
ambas heterocromatina
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e hibernando começam com H,
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igual aos ursos que ficam dormindo
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em suas tocas durente o inverno,
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já a eucromatina está esperando
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com braços abertos,
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para a maquinaria de transcrição
para expressar seus genes.
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Podemos ver com frequencia
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a desacetilação de histona combinada com
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outro tipo de mecanismo regulador de DNA,
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que é a metilação do DNA,
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que acontece em um processo chamado
de silenciamento genético.
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É um jeito mais permanente
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de bloquear a transcrição de genes.
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A metilação do DNA é a adição
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de um grupo metil, que é um carbono
com três hidrogênios,
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na citosina, um dos nucleotídeos do DNA,
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por uma enzima chamada
de metiltransferase.
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Isso ocorre normalmente,
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em sequências ricas em citosinas,
chamadas de ilhas CpG.
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Não se esqueça que citosina pareia
com g, guanina,
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é por isso que se chamam ilhas CpG.
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A metilação de DNA altera estavelmente
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a expressão de genes,
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e acontece no momento em que as células
estão se dividindo e diferenciando
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a partir de células-tronco embrionárias
em tecidos específicos.
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Assim, esse é um passo essencial
para o desenvolvimento normal,
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e está associado com outros processos,
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como imprint genômico e inativação
do cromossomo X,
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que iremos discutir mais para frente.
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A metilação de DNA aberrante
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tem sido relacionada com carcinogênese,
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ou desenvolvimento de cancer,
por isso podemos ver como
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a regulação correta
da metilação do DNA
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é um mecanismo regulatório crítico
para nossas células.
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A metilação do DNA pode afetar
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a transcrição dos genes de duas maneiras.
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Primeiro, a metilação do DNA pode
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impedir fisicamente que a maquinaria
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de transcrição se ligue no gene.
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Segundo e provavelmente mais importante,
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DNA metilado pode ligar-se em proteínas
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chamadas de proteínas com domíno
ligante de CpG metilado,
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ou somente MBDs.
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As proteínas MBDs podem por sua vez
recrutar outras proteínas
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até o locus, ou região específica
no cromossomo,
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alguns genes, tais como
histonas deacetilases,
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e outras proteínas remodeladoras
de cromatina,
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resultando na modificação das histonas,
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formando heterocromatina inativada
e condensada
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que está basicamente
silenciada trasncricionalmente.
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[Traduzido por: Claudia Alves]
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