Componentes funcionais do gene
Todos os genes são constituídos por vários componentes funcionais, cada um envolvido em uma faceta diferente do processo de expressão do gene (Figura 2-1). Em termos gerais, porém, existem duas unidades funcionais principais: a região promotora e a região codificadora.
Figura 2-1
Expressão gênica. O DNA de um gene é transcrito em mRNA que, por sua vez, é traduzido em proteína. Os componentes funcionais de um gene são esquematicamente diagramados aqui. Áreas do gene destinadas a serem representadas no mRNA maduro são chamadas exons, e (mais…)
A região promotora controla quando e em que tecido um gene é expresso. Por exemplo, os promotores do gene da globina são responsáveis pela sua expressão em células eritróides e não em células cerebrais. Como esta expressão tecidual específica é alcançada? No DNA da região promotora do gene, existem elementos estruturais específicos, sequências nucleotídicas (ver “Considerações Estruturais” abaixo), que permitem que o gene seja expresso apenas em uma célula apropriada. Estes são os elementos no gene da globina que instruem uma célula eritróide a transcrever o mRNA da globina a partir desse gene. Essas estruturas são chamadas de elementos de ação cis porque residem na mesma molécula de DNA que o gene. Em alguns casos, outros elementos de ação cis específica do tipo de tecido, chamados enhancers, residem na mesma molécula de DNA, mas a grandes distâncias da região codificadora do gene.6,7 Na célula apropriada, os elementos de ação cis ligam fatores proteicos que são fisicamente responsáveis pela transcrição do gene. Essas proteínas são chamadas fatores trans-atuantes porque residem no núcleo da célula, separados da molécula de DNA que contém o gene. Por exemplo, as células cerebrais não teriam os fatores trans-atuantes certos que se ligam ao promotor da globina β, e portanto as células cerebrais não expressariam a globina. Elas teriam, entretanto, fatores trans-atuantes que se ligam aos promotores gênicos específicos dos neurônios.
A estrutura da proteína de um gene é especificada pela região codificadora do gene. A região codificadora contém as informações que direcionam uma célula eritróide a montar aminoácidos na ordem correta para fazer a proteína β-globina. Como é especificada esta ordem de aminoácidos? Como descrito em detalhes abaixo, o DNA é um polímero linear composto por quatro subunidades distintas chamadas nucleotídeos. Na região de codificação de um gene, a seqüência linear de nucleotídeos codifica a seqüência de aminoácidos da proteína. Este código genético está na forma tríplice de modo que cada grupo de três nucleotídeos codifica um único aminoácido. Os 64 trigêmeos que podem ser formados por 4 nucleotídeos excedem os 20 aminoácidos distintos utilizados para fazer proteínas. Isto faz com que o código degenere e permite que alguns aminoácidos sejam codificados por vários trigémeos diferentes.8 A sequência nucleotídica de qualquer gene pode agora ser determinada (ver abaixo). Traduzindo o código, pode-se derivar uma seqüência prevista de aminoácidos para a proteína codificada por um gene.