Introdução O mecanismo para a transmissão de genes de uma geração para a seguinte já é conhecido há alguns anos e recentemente descobriram-se pormenores sobre o modo como os genes atuam sobre as células. Hoje, um problema em suspenso na genética é determinar como os genes são controlados, uma vez que praticamente todas as células num organismo contêm a mesma quantidade de informação genética; contudo, cada célula utiliza somente uma fração dos seus genes. Isto significa que alguns dos seus genes estão a ser utilizados, enquanto que outros estão inativos. Assim, a diferenciação celular que resulta no desenvolvimento de um organismo é, consequentemente, o resultado de atividade genética seletiva, no sentido de originar proteínas específicas e células funcionalmente diferentes. No entanto, não esclarece o motivo por que muitas destas proteínas são produzidas apenas em certas células dum organismo. A hemoglobina, por exemplo, é sintetizada em relativamente poucas células produtoras de sangue. As enzimas importantes para a digestão, como a pepsina e a tripsina, são formadas apenas em certas glândulas. Posto isto, quais são os fatores controlantes da ativação ou repressão dos genes? Controlo da Expressão Genética ao Nível da Transcrição Para além dos mecanismos de adaptação utilizados pelas células em resposta a modificações das condições ambientais, a diferenciação celular e o desenvolvimento implicam a expressão sequencial de genes ou de grupos de genes, isto é todos os processos desde a transcrição até à síntese proteíca. O resultado final de um gene ser ou não "expresso" é o de produzir ou não uma proteína, visto que esta é que vai levar a cabo a função especificada pelo gene. Posto isto, a regulação pode ocorrer em qualquer fase deste processo, sendo o principal modo de controlo da expressão genética, tanto em eucariontes como procariontes, a nível da transcrição. A expressão de um gene pode depender de um fator de transcrição estar ou não ativo num determinado tecido. Considere-se, por exemplo uma situação de dois genes diferentes ( A e B ), um controlado pelo regulador A e reconhecido pelo fator de transcrição A, e outro associado ao regulador B , que é reconhecido pelo fator de transcrição B. Numa célula muscular o fator de transcrição A pode estar ativo e o B não estar. Assim sendo, só o gene A será transcrito. Noutro tipo de célula, como a epiderme, pode estar ativo apenas o fator B. Pela mesma ordem de raciocínio, nesta célula só seria transcrito o gene B (Fig. 1) Esta regulação exerce-se, deste modo, por fatores proteicos que interagem com sequências nucleotídicas específicas pertencentes, na maioria das vezes , ao gene promotor, isto é o local onde se liga a RNA-polimerase para iniciar a transcrição dos genes estruturais. Deste modo é possível afirmar que a transcrição de um gene é assegurada pela ação conjunta da RNA-polimerase e de uma série de proteínas reguladoras através da interação com o DNA, podendo subdividir-se em dois tipos:
Diferenciação e especialização celular Os mecanismos de controlo da expressão dos genes garantem não apenas a manutenção das funções basais do organismo (metabolismo, divisão celular e crescimento) que estão asseguradas em todas as células vivas, mas participam também nos processos da diferenciação e especialização celular que implicam um desenvolvimento ontogénico (do ovo ao ser adulto) dos organismos pluricelulares. Este conjunto de regulações rigorasamente coordenado, em que cada gene (ou grupo de genes) se exprime num tecido particular, durante um determinado tempo, adapta desta forma o funcionamento e a multiplicação das células de cada órgão às necessidades do organismo no seu conjunto. As células de um organismo recebem, de forma permanente, sinais não apenas do exterior (temperatura, humidade,luz…), mas também do interior (hormonas, fatores de crescimento,…) e alguns destes sinais são diretamente transmitidos de célula a célula. Estes sinais serão diferentes conforme a posição de cada célula no organismo. As consequências destas posições manifestam-se particularmente durante a embriogénese (formação do embrião), em que a posição de uma célula no embrião determina a sua função e induz a diferenciação. A captação destes sinais, através de um mecanismo em cascata (Signal Transduction Pathway (Fig.4)) pode ativar enzimas que, por sua vez, irão controlar a atividade de fatores de transcrição. Além disso, sendo o número de fatores de transcrição diferentes necessariamente limitado numa célula, é a ação conjunta destes fatores que cria a diversidade necessária ao controlo independente dos genes promotores. Em suma, pode-se afirmar que em função dos sinais recebidos pela célula, a ativação ou repressão de um dado conjunto de fatores irá permitir a indução exclusiva dos genes cujos elementos promotores correspondam aos sítios de ligação desta combinação de fatores. Bibliografia:
Augusto Marques
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March 2017
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