Promotor (genética): diferenças entre revisões

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Em [[genética]], um '''promotor''' é uma região do [[Ácido desoxirribonucleico|DNA]] que inicia [[Transcrição (genética)|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 e a jusante (DNA)|a montante]] no DNA (para [[5']] da [[Sense strand|fita código]]). Os promotores podem ter por volta de 100-1000 [[Par de bases|pares de bases]] de comprimento.
São sequências críticas de DNA para o metabolismo celular,que controlam quando e onde produtos da expressão genética podem ser sintetizados.

== Visão geral ==
Para a transcrição acontecer, a enzima que sintetiza o RNA, conhecido como [[ARN-polimerase|RNA polimerase]], deve se anexar ao DNA perto de um gene. Promotores contêm sequências de DNA específicas como [[Response elements|sequências consenso]], que fornecem um sítio seguro de ligação para a RNA polimerase e para proteínas chamadas [[Fator de transcrição|fatores de transcrição]] que recrutam a RNA polimerase. Estes fatores de transcrição têm sequências [[Activator (genetics)|ativadoras]] ou [[Repressor|repressoras]] de aminoácidos que se anexam a promotores específicos e regulam a expressão do gene.

=== Em [[Bactéria|bactérias]] ===
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 [[DNA binding site|sítio de ligação de DNA]] nas proximidades.

=== Em [[Eukaryota|eucariotos]] ===
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 ([[Acentuassomo|enhancers]], [[Silencer (DNA)|silenciadores]], elementos de fronteira/[[Insulator (genetics)|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.<ref>Chromatin remodeling: from transcription to cancer.Cancer Genet. 2014 Sep;207(9):352-7.</ref><ref>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.</ref>

== Identificação da localização relativa ==
Como os promotores estão normalmente imediatamente adjacentes ao gene em questão, posições no promotor são designadas em relação ao [[Transcrição (genética)|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 ==
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.<ref name=":0">{{Citar periódico|ultimo=Gagniuc|primeiro=Paul|ultimo2=Ionescu-Tirgoviste|primeiro2=Constantin|data=2013-04-24|titulo=Gene promoters show chromosome-specificity and reveal chromosome territories in humans|jornal=BMC Genomics|volume=14|paginas=278|issn=1471-2164|doi=10.1186/1471-2164-14-278|url=https://doi.org/10.1186/1471-2164-14-278}}</ref> Além disso, em humanos, os promotores mostram certas características estruturais específicas de cada cromossomo.<ref name=":0" />

== Elementos ==
* Promotor essencial – conjunto mínimo de elementos do promotor necessário para poder iniciar a transcrição<ref name=":1">{{Citar periódico|ultimo=Smale|primeiro=Stephen T.|ultimo2=Kadonaga|primeiro2=James T.|data=2003-06-01|titulo=The RNA Polymerase II Core Promoter|jornal=Annual Review of Biochemistry|volume=72|numero=1|paginas=449–479|issn=0066-4154|doi=10.1146/annurev.biochem.72.121801.161520|url=http://www.annualreviews.org/doi/10.1146/annurev.biochem.72.121801.161520}}</ref>
** 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 [[18s 5.8s 28s ribosomal RNA|RNA ribossomal 18s, 5,8s, 28s]]
*** [[RNA polimerase II]]: transcreve genes que codificam [[ARN mensageiro|RNA mensageiro]] (mRNA) e certos [[Pequeno ARN nuclear|pequenos RNAs nucleares]] (snRNA) e microRNAs (miRNA)
*** [[RNA polimerase III]]: transcreve genes de codificação de [[ARN transportador|RNAs tranportadores]] (tRNA), [[5S ribosomal RNA|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
** [[Transcription factor binding site|Sítios de ligação de fatores de transcrição específicos]]
* [[Distal promoter|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 ===
Em [[Bactéria|bactérias]], o promotor contém dois elementos curtos de aproximadamente 10 ([[Caixa de Pribnow|Pribnow Box]]) e 35 nucleotídeos ''a montante'' do [[Transcrição (genética)|sítio de início da transcrição]].
* A seqüência a -10 (o elemento -10) tem a [[Consensus sequence|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)<ref>{{Citar periódico|ultimo=Ross|primeiro=W.|ultimo2=Gosink|primeiro2=K. K.|ultimo3=Salomon|primeiro3=J.|ultimo4=Igarashi|primeiro4=K.|ultimo5=Zou|primeiro5=C.|ultimo6=Ishihama|primeiro6=A.|ultimo7=Severinov|primeiro7=K.|ultimo8=Gourse|primeiro8=R. L.|data=1993-11-26|titulo=A third recognition element in bacterial promoters: DNA binding by the alpha subunit of RNA polymerase|jornal=Science|volume=262|numero=5138|paginas=1407–1413|issn=0036-8075|pmid=8248780|doi=10.1126/science.8248780|url=http://science.sciencemag.org/content/262/5138/1407|idioma=en}}</ref><ref>{{Citar periódico|ultimo=Estrem|primeiro=Shawn T.|ultimo2=Ross|primeiro2=Wilma|ultimo3=Gaal|primeiro3=Tamas|ultimo4=Chen|primeiro4=Z. W. Susan|ultimo5=Niu|primeiro5=Wei|ultimo6=Ebright|primeiro6=Richard H.|ultimo7=Gourse|primeiro7=Richard L.|data=1999-08-15|titulo=Bacterial promoter architecture: subsite structure of UP elements and interactions with the carboxy-terminal domain of the RNA polymerase α subunit|jornal=Genes & Development|volume=13|numero=16|paginas=2134–2147|issn=0890-9369|pmid=10465790|doi=10.1101/gad.13.16.2134|url=http://genesdev.cshlp.org/content/13/16/2134|idioma=en}}</ref>
Deve ser destacado que as sequências promotoras acima são reconhecidas apenas pela [[holoenzima]] RNA polimerase contendo [[Fator sigma|sigma-70]]. Holoenzimas de RNA polimerase contendo outros fatores sigma reconhecem diferentes promotores essenciais.

=== Eucarióticos ===
Promotores eucarióticos são diversos e podem ser difíceis de caracterizar, no entanto, estudos recentes mostram que eles são divididos em mais de 10 classes.<ref>{{Citar periódico|ultimo=Gagniuc|primeiro=Paul|ultimo2=Ionescu-Tirgoviste|primeiro2=Constantin|data=2012-09-28|titulo=Eukaryotic genomes may exhibit up to 10 generic classes of gene promoters|jornal=BMC Genomics|volume=13|paginas=512|issn=1471-2164|doi=10.1186/1471-2164-13-512|url=https://doi.org/10.1186/1471-2164-13-512}}</ref>

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 [[TATA box|elemento TATA]] ([[Consensus sequence|sequência consenso]] TATAAA), que é reconhecido pelo [[General transcription factor|fator geral de transcrição]] [[Proteína de ligação TATA|proteína ligante de TATA]]; e [[B recognition element|elemento de reconhecimento B]] (BRE), que é reconhecida pelo fator geral de transcrição [[TFIIB]].<ref name=":1" /><ref>{{Citar periódico|ultimo=Gershenzon|primeiro=Naum I.|ultimo2=Ioshikhes|primeiro2=Ilya P.|data=2005-04-15|titulo=Synergy of human Pol II core promoter elements revealed by statistical sequence analysis|jornal=Bioinformatics|volume=21|numero=8|paginas=1295–1300|issn=1367-4803|doi=10.1093/bioinformatics/bti172|url=https://academic.oup.com/bioinformatics/article/21/8/1295/249581/Synergy-of-human-Pol-II-core-promoter-elements}}</ref><ref>{{Citar periódico|ultimo=Lagrange|primeiro=Thierry|ultimo2=Kapanidis|primeiro2=Achillefs N.|ultimo3=Tang|primeiro3=Hong|ultimo4=Reinberg|primeiro4=Danny|ultimo5=Ebright|primeiro5=Richard H.|data=1998-01-01|titulo=New core promoter element in RNA polymerase II-dependent transcription: sequence-specific DNA binding by transcription factor IIB|jornal=Genes & Development|volume=12|numero=1|paginas=34–44|issn=0890-9369|doi=10.1101/gad.12.1.34|url=http://genesdev.cshlp.org/content/12/1/34|idioma=en}}</ref> 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 [[E-box|caixa-E]] (sequência CACGTG), que se liga a fatores de transcrição na família [[Hélice-volta-hélice|hélice-loop-hélice básica]] (bHLH)(por exemplo [[BMAL1-Clock]], [[cMyc]]).<ref>{{Citar periódico|ultimo=Levine|primeiro=Michael|ultimo2=Tjian|primeiro2=Robert|titulo=Transcription regulation and animal diversity|jornal=Nature|volume=424|numero=6945|paginas=147–151|doi=10.1038/nature01763|url=http://www.nature.com/doifinder/10.1038/nature01763}}</ref> Alguns promotores que são alvo de vários fatores de transcrição podem alcançar um estado hiperativo, levando ao aumento da atividade transcricional.<ref>{{Citar periódico|ultimo=Liefke|primeiro=Robert|ultimo2=Windhof-Jaidhauser|primeiro2=Indra M.|ultimo3=Gaedcke|primeiro3=Jochen|ultimo4=Salinas-Riester|primeiro4=Gabriela|ultimo5=Wu|primeiro5=Feizhen|ultimo6=Ghadimi|primeiro6=Michael|ultimo7=Dango|primeiro7=Sebastian|data=2015-06-30|titulo=The oxidative demethylase ALKBH3 marks hyperactive gene promoters in human cancer cells|jornal=Genome Medicine|volume=7|numero=1|paginas=66|issn=1756-994X|doi=10.1186/s13073-015-0180-0|url=https://genomemedicine.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13073-015-0180-0|idioma=En}}</ref>

== Constitutivo vs regulado ==
Alguns promotores são chamados constitutivos, como eles estão ativos em todas as circunstâncias na célula, enquanto outros são [[Regulação da expressão gênica|regulados]], tornando-se ativo na célula apenas em resposta a estímulos específicos.


{{Referências}}
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=={{Ver também}}==
=={{Ver também}}==
*[[Regulação genética]]
*[[Regulação genética]]
*[[Fator de transcrição]]
*[[Fator sigma]]
*[[RNA-polimerase|RNA polimerase]]
*[[Gene]]
*[[Enhancer]]
*[[Repressor]]


{{esboço-Biologia Molecular}}
{{esboço-Biologia Molecular}}

Revisão das 20h06min de 20 de outubro de 2017

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

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.

Em bactérias

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.

Em eucariotos

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

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

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

  • Promotor essencial – conjunto mínimo de elementos do promotor necessário para poder iniciar a transcrição[4]
  • Promotor proximal – sequência normalmente a montante do gene que tende a conter elementos de regulamentação primários
  • 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

Em bactérias, o promotor contém dois elementos curtos de aproximadamente 10 (Pribnow Box) e 35 nucleotídeos a montante do sítio de início da transcrição.

  • 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

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

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

  1. ↑ Chromatin remodeling: from transcription to cancer.Cancer Genet. 2014 Sep;207(9):352-7.
  2. ↑ 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.
  3. ↑ 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 
  4. ↑ 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 
  5. ↑ 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 
  6. ↑ 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 
  7. ↑ 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 
  8. ↑ 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 
  9. ↑ 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 
  10. ↑ Levine, Michael; Tjian, Robert. «Transcription regulation and animal diversity». Nature. 424 (6945): 147–151. doi:10.1038/nature01763 
  11. ↑ 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 

Ver também

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