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10.1: Expressão Genética Específica para Células
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Molecular Biology

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Cell Specific Gene Expression
 
TRANSCRIÇÃO

10.1: Expressão Genética Específica para Células

Os organismos multicelulares contêm uma variedade de tipos de células estruturalmente e funcionalmente distintos, mas o DNA em todas as células é originário das mesmas células-mãe. As diferenças nas células podem ser atribuídas à expressão genética diferencial. As células hepáticas, cujas funções incluem a desintoxicação do sangue, a produção de bílis para metabolizar gorduras, e a síntese de proteínas essenciais para o metabolismo, devem expressar um conjunto específico de genes para realizar as suas funções. A expressão genética também varia com os estágios de desenvolvimento. Antes da diferenciação em células hepáticas, as células expressam genes envolvidos no ciclo celular, replicação de DNA, e proliferação. Mais tarde no desenvolvimento, os genes envolvidos na diferenciação epitelial e na coagulação sanguínea são altamente expressos. Assim que as células se diferenciam em hepatócitos, a expressão de genes envolvidos em funções específicas do fígado aumenta, como aqueles envolvidos no metabolismo lipídico e na regulação do colesterol.

A expressão genética pode ser regulada em muitos pontos, incluindo transcrição, tradução, processamento e transporte de RNA, e modificações pós-translacionais. Métodos comuns de regulação da expressão são factores que se ligam diretamente ao DNA para regular a transcrição de um determinado gene. A expressão genética no fígado pode ser regulada pelos factores de transcrição C/EBPα, C/EBPβ, e Factor Nuclear de Hepatócitos-1, entre outros. A regulação pode ocorrer antes da transcrição, alterando as histonas contidas na cromatina. Estas modificações resultam em um afrouxamento ou compactação da estrutura do DNA, permitindo ou impedindo, assim, respectivamente, que reguladores transcricionais tenham acesso ao DNA.  Diferentes tipos de células têm diferentes modificações covalentes e variantes de histonas, o que resulta na variação da acessibilidade aos genes.

As células estão sujeitas a alterações ambientais e expressam genes diferentes em resposta a esses estímulos extracelulares. A glicose é uma importante fonte de energia e, à medida que a sua concentração na corrente sanguínea flutua, um organismo deve responder com alterações apropriadas nos genes e na expressão proteica. Quando os níveis de glicose no sangue diminuem, o pâncreas secreta a hormona glicagina. Esta hormona sinaliza o fígado para iniciar a produção de fosfoenolpiruvato carboxiquinase (PEPCK), uma proteína necessária para produzir glicose a partir de precursores não-carboidratos. A glicagina induz a transcrição desse gene estimulando indiretamente os factores de transcrição  C/EBPα e C/EBPβ para se ligarem ao promotor de PEPCK. Quando os níveis de glicose no sangue estão elevados, o pâncreas secreta a hormona insulina; o gene PEPCK tem uma sequência responsiva à insulina que inibe a sua transcrição.


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