Promotor (genética)
Em genética, um promotor é uma região do DNA que inicia a transcrição de um determinado gene. Os promotores estão localizados perto do sítio de início da transcrição de genes, na mesma fita e a montante no DNA (para 5' da fita código). Os promotores podem ter por volta de 100-1000 pares de bases de comprimento.
Visão geral
[editar | editar código-fonte]Para a transcrição acontecer, a enzima que sintetiza o RNA, conhecido como RNA polimerase, deve se anexar ao DNA perto de um gene. Promotores contêm sequências de DNA específicas como sequências consenso, que fornecem um sítio seguro de ligação para a RNA polimerase e para proteínas chamadas fatores de transcrição que recrutam a RNA polimerase. Estes fatores de transcrição têm sequências ativadoras ou repressoras de aminoácidos que se anexam a promotores específicos e regulam a expressão do gene.
O promotor é reconhecido pela RNA polimerase e um Fator sigma associado, que por sua vez é muitas vezes trazido para o DNA promotor pela ligação de uma proteína ativadora no seu próprio sítio de ligação de DNA nas proximidades.
O processo é mais complicado, e pelo menos sete diferentes fatores são necessários para a ligação de uma RNA polimerase II ao promotor.
Promotores representam elementos essenciais que podem trabalhar em conjunto com outras regiões reguladoras (enhancers, silenciadores, elementos de fronteira/isolantes) para direcionar o nível de transcrição de um determinado gene. Um promotor é induzido em resposta a alterações na abundância ou conformação de proteínas reguladoras em uma célula, que permitem a ativação de fatores de transcrição para recrutar RNA polimerase.[1][2]
Identificação da localização relativa
[editar | editar código-fonte]Como os promotores estão normalmente imediatamente adjacentes ao gene em questão, posições no promotor são designadas em relação ao sítio de início da transcrição, onde a transcrição do DNA começa para um gene em particular (por exemplo, posições a montante são números negativos contando a partir de -1. Por exemplo, -100 é uma posição 100 pares de bases a montante).
Localização relativa no núcleo da célula
[editar | editar código-fonte]No núcleo da célula, parece que os promotores são distribuídos preferencialmente na borda dos territórios cromossômicos, provavelmente para a co-expressão de genes em diferentes cromossomos.[3] Além disso, em humanos, os promotores mostram certas características estruturais específicas de cada cromossomo.[3]
Elementos
[editar | editar código-fonte]- Promotor essencial – conjunto mínimo de elementos do promotor necessário para poder iniciar a transcrição[4]
- Inclui o sítio de início da transcrição e elementos diretamente a montante
- Um sítio de ligação para a RNA polimerase
- RNA polimerase I: transcreve genes de codificação de RNA ribossomal 18s, 5,8s, 28s
- RNA polimerase II: transcreve genes que codificam RNA mensageiro (mRNA) e certos pequenos RNAs nucleares (snRNA) e microRNAs (miRNA)
- RNA polimerase III: transcreve genes de codificação de RNAs tranportadores (tRNA), RNA ribossomal 5s e outros pequenos RNAs
- Sítios de ligação de fatores gerais de transcrição, como por exemplo TATA box
- Promotor proximal – sequência normalmente a montante do gene que tende a conter elementos de regulamentação primários
- Cerca de 250 pares de bases a montante do local de início
- Sítios de ligação de fatores de transcrição específicos
- Promotor distal – sequência distal a montante do gene que pode conter elementos adicionais de regulamentação, muitas vezes com menor influência do que do promotor proximal
- Qualquer coisa mais a montante (mas não um enhancer ou outra região reguladora cuja influência é independente de posição/orientação)
- Sítios de ligação de fatores específicos de transcrição
Bacterianos
[editar | editar código-fonte]Em bactérias, o promotor contém dois elementos curtos de aproximadamente 6 pares de bases, um na posição - 10 (Pribnow Box) e outro na posição - 35 nucleotídeos a montante do sítio de início da transcrição (+1).
- A seqüência a -10 (o elemento -10) tem a sequência consenso TATAAT.
- A seqüência a -35 (elemento -35) tem a sequência consenso TTGACA.
- As sequências consenso acima, enquanto conservadas no geral, não são encontradas intactas na maioria dos promotores. Em média, apenas 3 a 4 dos 6 pares de bases em cada sequência consenso são encontrados em qualquer promotor. Poucos promotores naturais foram identificados até hoje que possuem sequências consenso intacto de ambos os elementos -10 e -35; foi achado que promotores artificiais de conservação completa dos elementos -10 e -35 transcrevem com frequências mais baixas do que aqueles com poucas inadequações com o consenso.
- O melhor espaçamento entre as sequências -35 e -10 é de 17 bp.
- Alguns promotores contém um ou mais subsítios de elementos promotores a montante (elemento UP)[5][6]
Deve ser destacado que as sequências promotoras acima são reconhecidas apenas pela holoenzima RNA polimerase contendo sigma-70. Holoenzimas de RNA polimerase contendo outros fatores sigma reconhecem diferentes promotores essenciais.
Eucarióticos
[editar | editar código-fonte]Promotores eucarióticos são diversos e podem ser difíceis de caracterizar, no entanto, estudos recentes mostram que eles são divididos em mais de 10 classes.[7]
Promotores gênicos estão normalmente localizados a montante do gene e pode ter elementos de regulamentação de vários kilobases de distância do local de início de transcrição (enhancers). Nos eucariotos, o complexo de transcrição pode fazer o DNA curvar-se sobre si mesmo, o que permite a colocação de sequências regulatórias longe do local efetivo da transcrição. Promotores eucarióticos RNA-polimerase II-dependentes promotores podem conter um elemento TATA (sequência consenso TATAAA), que é reconhecido pelo fator geral de transcrição proteína ligante de TATA; e elemento de reconhecimento B (BRE), que é reconhecida pelo fator geral de transcrição TFIIB.[4][8][9] O elementos TATA e BRE normalmente estão localizados perto do sítio de início de transcrição (normalmente por volta de 30 a 40 pares de base).
Sequências regulatórias de promotores eucarióticos normalmente se ligam a proteínas chamadas fatores de transcrição envolvidos na formação do complexo transcricional. Um exemplo é a caixa-E (sequência CACGTG), que se liga a fatores de transcrição na família hélice-loop-hélice básica (bHLH)(por exemplo BMAL1-Clock, cMyc).[10] Alguns promotores que são alvo de vários fatores de transcrição podem alcançar um estado hiperativo, levando ao aumento da atividade transcricional.[11]
Constitutivo vs regulado
[editar | editar código-fonte]Alguns promotores são chamados constitutivos, como eles estão ativos em todas as circunstâncias na célula, enquanto outros são regulados, tornando-se ativo na célula apenas em resposta a estímulos específicos.
Referências
- ↑ Chromatin remodeling: from transcription to cancer.Cancer Genet. 2014 Sep;207(9):352-7.
- ↑ Promoter organization of the interferon-A genes differentially affects virus-induced expression and responsiveness to TBK1 and IKKepsilon. J Biol Chem. 2006 Feb 24;281(8):4856-66.
- ↑ a b Gagniuc, Paul; Ionescu-Tirgoviste, Constantin (24 de abril de 2013). «Gene promoters show chromosome-specificity and reveal chromosome territories in humans». BMC Genomics. 14. 278 páginas. ISSN 1471-2164. doi:10.1186/1471-2164-14-278
- ↑ a b Smale, Stephen T.; Kadonaga, James T. (1 de junho de 2003). «The RNA Polymerase II Core Promoter». Annual Review of Biochemistry. 72 (1): 449–479. ISSN 0066-4154. doi:10.1146/annurev.biochem.72.121801.161520
- ↑ Ross, W.; Gosink, K. K.; Salomon, J.; Igarashi, K.; Zou, C.; Ishihama, A.; Severinov, K.; Gourse, R. L. (26 de novembro de 1993). «A third recognition element in bacterial promoters: DNA binding by the alpha subunit of RNA polymerase». Science (em inglês). 262 (5138): 1407–1413. ISSN 0036-8075. PMID 8248780. doi:10.1126/science.8248780
- ↑ Estrem, Shawn T.; Ross, Wilma; Gaal, Tamas; Chen, Z. W. Susan; Niu, Wei; Ebright, Richard H.; Gourse, Richard L. (15 de agosto de 1999). «Bacterial promoter architecture: subsite structure of UP elements and interactions with the carboxy-terminal domain of the RNA polymerase α subunit». Genes & Development (em inglês). 13 (16): 2134–2147. ISSN 0890-9369. PMID 10465790. doi:10.1101/gad.13.16.2134
- ↑ Gagniuc, Paul; Ionescu-Tirgoviste, Constantin (28 de setembro de 2012). «Eukaryotic genomes may exhibit up to 10 generic classes of gene promoters». BMC Genomics. 13. 512 páginas. ISSN 1471-2164. doi:10.1186/1471-2164-13-512
- ↑ Gershenzon, Naum I.; Ioshikhes, Ilya P. (15 de abril de 2005). «Synergy of human Pol II core promoter elements revealed by statistical sequence analysis». Bioinformatics. 21 (8): 1295–1300. ISSN 1367-4803. doi:10.1093/bioinformatics/bti172
- ↑ Lagrange, Thierry; Kapanidis, Achillefs N.; Tang, Hong; Reinberg, Danny; Ebright, Richard H. (1 de janeiro de 1998). «New core promoter element in RNA polymerase II-dependent transcription: sequence-specific DNA binding by transcription factor IIB». Genes & Development (em inglês). 12 (1): 34–44. ISSN 0890-9369. doi:10.1101/gad.12.1.34
- ↑ Levine, Michael; Tjian, Robert. «Transcription regulation and animal diversity». Nature. 424 (6945): 147–151. doi:10.1038/nature01763
- ↑ Liefke, Robert; Windhof-Jaidhauser, Indra M.; Gaedcke, Jochen; Salinas-Riester, Gabriela; Wu, Feizhen; Ghadimi, Michael; Dango, Sebastian (30 de junho de 2015). «The oxidative demethylase ALKBH3 marks hyperactive gene promoters in human cancer cells». Genome Medicine (em inglês). 7 (1). 66 páginas. ISSN 1756-994X. doi:10.1186/s13073-015-0180-0
