10.3: Sequências cis-regulatórias

As sequências reguladoras cis são fragmentos curtos de DNA não codificante que estão presentes nos mesmos cromossomos que os genes que regulam. Esses fragmentos servem como sítios de ligação para reguladores transcricionais, proteínas responsáveis por controlar a transcrição gênica e a expressão diferencial de genes entre tipos de células em eucariotos. As sequências reguladoras cis podem estar próximas do gene de interesse ou a milhares de bases de distância na sequência de DNA; no entanto, as sequências que estão mais distantes estão frequentemente localizadas espacialmente perto do gene que regulam devido ao empacotamento compacto do DNA no cromossomo. Aqueles que estão próximos na sequência regulam o início da transcrição gênica, enquanto aqueles mais distantes melhoram ou silenciam a transcrição gênica. Os efeitos de várias sequências reguladoras cis regulam transcricionalmente a maioria dos genes; entretanto, ocasionalmente, uma única sequência reguladora cis regula a transcrição de um gene.

Os fatores de transcrição ligam-se a sequências reguladoras cis quando o DNA está em sua forma de dupla hélice. Os reguladores transcricionais ligam-se a sequências específicas, mas também são capazes de ligar-se a sequências intimamente relacionadas. A dupla hélice possui dois tipos de ranhura: a ranhura menor, menor, e a ranhura maior, maior. Os fatores reguladores têm maior probabilidade de se ligar às principais ranhuras do DNA devido ao seu tamanho. Os reguladores de transcrição reconhecem sequências reguladoras cis específicas pelas características químicas características presentes nas bordas dos pares de bases nitrogenadas. Por exemplo, as bases têm diferentes doadores e aceitadores de ligações de hidrogênio expostos ao longo do sulco que podem formar ligações de hidrogênio com os reguladores transcricionais. Como muitas interações não covalentes também estão envolvidas nesta ligação, a associação é altamente estável.

Reguladores transcricionais são proteínas que se ligam a trechos curtos e específicos de DNA não codificante, conhecidos como sequências cis-regulatórias. Esses componentes essenciais para a regulação gênica estão presentes em todo o genoma.

Os reguladores de transcrição podem se ligar a sequências cis-regulatórias no DNA em sua forma de dupla hélice. A forma helicoidal do DNA tem dois sulcos que diferem em tamanho. O sulco mais largo, conhecido como sulco maior, é mais acessível do que o sulco menor menor, resultando na maioria das interações que ocorrem no sulco maior.

As bordas das bases nitrogenadas são expostas ao longo dos sulcos e são capazes de ligações de hidrogênio e outras interações não covalentes.

Esta ligação de reguladores transcricionais é específica da sequência; no entanto, sequências intimamente relacionadas também são reconhecidas. Essa associação é altamente estável devido às múltiplas interações não covalentes envolvidas.

As sequências cis-regulatórias podem governar todos os aspectos da transcrição gênica, incluindo a inibição ou início da transcrição, bem como a taxa de transcrição.

Eles podem ser amplamente classificados naqueles que estão próximos ao local de transcrição e naqueles que estão a milhares de pares de bases de distância. Os que estão próximos geralmente fazem parte das sequências promotoras que iniciam a transcrição gênica.

Aqueles que estão mais distantes podem participar do aprimoramento ou silenciamento da transcrição. Freqüentemente, o empacotamento compacto do DNA no cromossomo faz com que essas sequências estejam espacialmente próximas do gene que regulam, mesmo que estejam distantes na sequência.

Uma combinação de várias sequências cis-regulatórias controla a expressão da maioria dos genes. Raramente, um gene estará sob o controle de apenas uma única sequência.