1. Regulação da Expressão
Gênica em Leishmania
Dr. Lívio Figueirêdo

2. Regulação da Expressão Gênica em Leishmania
● Tópicos relacionados
– Transcrição policistrômica
– Ausência de promotores para RNA
polimerase II
– Perda da regulação gênica em nível de
inicialização da transcrição
– Processamento de pré-RNAs por trans-
splicing
– Regulação da expressão gênica só ocorre
por controles:
● Pós-transcricionais
● Traducionais
● Pós-transcricionais

3. Regulação da Expressão Gênica em Leishmania
● Tópicos relacionados (cont.)
– Mudanças ambientais ativam mecanismos
reguladores
– Sequências dentro da 3'UTR agem no
controle pós-transcricionais
– Vantagem adaptativa
– Expressão de genes estágio-específicos
complexa
– Possível participação de ncRNAs
– Baixo grau de expressão diferencial de
mRNA
– Alto grau de regulação em níveis
traducional e pós-traducional

4. Regulação da Expressão Gênica em Leishmania
● Transcrição policistrônica
– Regiões codificantes para proteínas não
possuem íntrons
– Exceção: gene que codifica a Poli (A ribose)
polimerase
– Genes são agrupados em longos
aglomerados policistrônicos em fitas
específicas do DNA que são co-transcritos
em pré-mRNAs
– Esses agrupamentos podem ser
organizados “cabeça a cabeça” (divergente)
ou “calda a calda” (convergente)

5. Regulação da Expressão Gênica em Leishmania
● Transcrição policistrônica
– A transcrição inicia bidirecionalmente nas
strand-switch regions (SSR) de
agrupamentos de genes divergentes e
termina na strand-switch regions separando
agrupamentos de genes convergentes
– A terminação da transcrição envolve uma
região de T (4 a 6), localizada downstream
no gene de SL RNA
– Mas para outros genes provavelmente a
terminação da transcrição envolva genes
para tRNA e fatores epigenéticos

6. Regulação da Expressão Gênica em Leishmania

7. Regulação da Expressão Gênica em Leishmania
● Inicialização da transcrição na ausência de
promotores para RNA pol II
– Não existem promotores conhecidos para a
RNA pol II em regiões codificadoras
– Mas existem elementos promotores de
transcrição no gene do precursor SL RNA
– Diversos fatores de transcrição (subunidade
maior de TFIIA, TFIIB, TFIIE, TFIIF e diversas
subunidades de TFIIH; proteínas associadas
ao TATA-box) estão ausentes
– Mas regiões <100 pb contendo sequências de
G (ou C) podem estar envolvidas na
inicialização da transcrição pela RNA pol II

8. Esquema geral da transcrição em organismos
eucariotos

9. Transcrição em organismos eucariotos
Transcrição em eucariotos
➢
1. Ligação do fator geral de
transcrição TFII D ao TATA
box;
2. Formação do complexo de
iniciação de transcrição;
3. Acesso da RNA polimerase II
à fita molde no ponto inicial da
transcrição, auxiliado pelo
TFIIH, o qual contém função
de helicase;
4. A seguir, a polimerase II se
mantém no promotor,
sintetizando pequenos
fragmentos de RNA até sofrer
uma modificação estrutural e
ser desligada para iniciar a
transcrição de um gene

10. Regulação da Expressão Gênica em Leishmania

11. Regulação da Expressão Gênica em Leishmania
● Processamento do pré-RNA mensageiro
– Os RNA policistrônicos podem ter dezenas de
milhares de bases em comprimento
– mRNA maduros individuais são gerados por 5'
trans splicing de um RNA líder já capeado de
39 nt e 3' poliadenilação

12. Processamento do pré-RNA mensageiro

13. Regulação da Expressão Gênica em Leishmania
● Trans-splicing e Poliadenilação
– Trans-splicing ocorrem em dois passos de
reações de transesterificação, análogo ao cis-
splicing, mas formando uma estrutura
intermediária na forma de Y
– O sinal canônico AAUAAA para poliadenilação
dos eucariontes superiores não está presente
– Poliadenilação ocorre dentro de uma curta
região de 100-400 nt upstream do próximo
sinal de trans-splicing polipirimidina

14. Trans-splicing e Poliadenilação
Leishmania

15. Cis-splicing
Sítio de splicing 5’ Sítio de splicing 3’
BBP U2AF
exon1 intron exon2
U1 snRNP
BBP U2 snRNP
U2AF
U1 snRNP U2 snRNP
intron
Triplo snRNP U4/U6-U5
U4/U6 snRNP
U5 snRNP
Formação da alça
U1, U4 e clivagem do sítio
do splicing 5’
alça
U6 snRNP
Clivagem do sítio
do splicing 3’e
união dos dois éxons
Íntron excisado na forma
de um laço (o RNA
do íntron será degradado
no núcleo; os snRNPs
serão reciclados)

16. Trans-splicing e Poliadenilação

17. Cis-splicing x Trans-splicing

18. Regulação da Expressão Gênica em Leishmania
● Regulação pós-transcricional
– Envolvem processamento de pré-mRNA
– Estabilidade do mRNA
– Sequências dentro da 3'UTR
●Diversos elementos na 3'UTR de
transcritos estágio-específicos
– Retroelementos (retrotransposons
degenerados) na 3'UTR
● SIDER1 – elementos de 450 nt
● SIDER2 – elementos de 500 a 550 nt

19. Regulação da Expressão Gênica em Leishmania
● Regulação pós-transcricional
– Membros da família SIDER1 possivelmente
estimulam a tradução
– Membros da família SIDER2 agem como
elementos desestabilizantes do mRNA
– A ampla distribuição genômica de SIDERs
sugerem que um grande número de
transcritos podem ser co-regulados em
resposta à sinais ambientais específicos
– Alguns transcritos possuem mais de um tipo
de elemento regulador na 3'UTR

20. Regulação da Expressão Gênica em Leishmania
● Regulação traducional
– Estabilidade proteica
– Mudanças ambientais como: elevação da
temperatura e pH provocam a desnaturação
de diversas proteínas, agindo como
regulação
● Regulação pós-traducional
– Fosforilações, metilações, acetilações,
glicosilações, desaminação, glutaminação,
oxidação de triptofano alteram a
funcionalidade das proteínas
● Ex.: padrões diferenciais de
glicosilação da GP63 em diferentes
formas promastigotas infectivas

21. Regulação da Expressão Gênica em Leishmania
● Regulação pós-traducional
– Ubiquitinação marcam a proteína para
degradação em proteossomos
● Leishmania e tripanossomos possuem
proteossomo e um complexo HslVU
(proteína heat shock semelhante a
proteossomo), típico de bactérias
● Provavelmente existem mais de um
tipo de proteossomo para as fases do
ciclo de Leishmania

22. Regulação da Expressão Gênica em Leishmania
● Sinais ambientais e seus efeitos na
expressão gênica
– Mudanças de temperatura durante a troca
de hospedeiro
● Decréscimo da tradução global
● Aumento na tradução de proteínas
como: amastina; HSP70 e HSP83
(aumentam 10X); chaperonas
– Mudanças no pH durante, por exemplo, a
permanência de amastigotas no
fagolisossomo
● Transportadores de superfície são
ativados

23. Regulação da Expressão Gênica em Leishmania
● Regulação estágio-específica
– A expressão de genes estágio-específica é
complexa e envolve mais de um elemento
regulador
– Esses elementos estão envolvidos ou com
a estabilidade/degradação ou com a
tradução do mRNA
– Agem de maneira aditiva ou competitiva
para modular a expressão gênica em
resposta as diferentes condições de
crescimento e diferenciação celular
– Baixo grau de expressão diferencial de
mRNA, mas alto grau de diferencial em
nível traducional e pós-traducional

24. Regulação da Expressão Gênica em Leishmania
● Regulação estágio-específica
– Diversas isoformas proteicas estágio-
específicas foram isoladas para um único
gene
● Regulação desenvolvimental de RNAs não
codificantes
– Não foi encontrado regulação estágio-
específica para genes de RNA, exceto SL
RNA
– SL RNA é poliadenilado em amastigotas de
L. donovani induz um rápido crescimento
em condições de pH ácido
– ncRNA podem desempenhar papel na
regulação da tradução

25. OBRIGADO!
liviocf@gmail.com