Questão de Biologia — Bioinformática — VUNESP 2024

Expressão de proteínas recombinantes: o papel do promotor

Gabarito: letra D. A causa do baixo nível de expressão é a ausência de um promotor de expressão adequado no vetor, pois o promotor é o elemento que recruta a RNA polimerase para iniciar a transcrição do gene de interesse — sem ele, a maquinaria de transcrição não age, e a proteína não é produzida em quantidade suficiente, independentemente de outros fatores estarem otimizados.

A expressão de um gene recombinante em um vetor depende de uma série de elementos cis-reguladores, sendo o promotor o mais crítico. O promotor é uma sequência de DNA localizada a montante do gene que serve como sítio de ligação para a RNA polimerase e fatores de transcrição. É ele que determina a eficiência com que o gene será transcrito em mRNA, e consequentemente traduzido em proteína. Se o vetor não possui um promotor funcional e compatível com a maquinaria da célula hospedeira, a transcrição simplesmente não ocorre em níveis adequados, ou não ocorre de forma alguma.

Na prática, ao construir um vetor de expressão, o cientista deve garantir que o gene de interesse esteja sob o controle de um promotor forte e adequado ao sistema de expressão escolhido. Por exemplo, em E. coli, promotores como o T7 (reconhecido pela RNA polimerase do fago T7) ou o promotor lac são comumente usados. Em células eucarióticas, promotores como o CMV ou EF1α são frequentes. A escolha do promotor influencia diretamente a quantidade de mRNA transcrito e, portanto, a quantidade de proteína produzida.

O enunciado descreve um cenário em que o cientista adiciona um tag de epítopo na extremidade C-terminal da proteína, o que é uma prática comum e geralmente inócua para a expressão. O problema relatado é a baixa expressão, e a alternativa correta aponta exatamente para a falta de um promotor adequado. As demais alternativas apresentam fatores que, embora possam influenciar a expressão em outros contextos, não são a causa mais direta e imediata do problema descrito.

A pegadinha desta questão está em o candidato se perder em detalhes técnicos (como o tag de epítopo ou o tipo de vetor) e não identificar o elemento central que governa a transcrição: o promotor. A banca explora a confusão entre fatores que afetam a expressão de forma secundária (como a compatibilidade do tag ou a concentração de antibiótico) e o fator primário que é o promotor.

Guarde o critério decisivo: a expressão gênica começa na transcrição, e a transcrição depende do promotor. É essa hierarquia que separa a alternativa correta das demais.

Alternativa A — ❌ Incorreta

A inclusão de múltiplos sinais de poliadenilação não é a causa do baixo nível de expressão. Os sinais de poliadenilação estão relacionados ao processamento do mRNA (adição da cauda poli-A) e à estabilidade do transcrito, mas não são o fator limitante primário quando o problema é a ausência de transcrição. Além disso, múltiplos sinais de poliadenilação poderiam causar problemas de terminação da transcrição, mas não são a causa mais provável descrita no enunciado.

Alternativa B — ❌ Incorreta

A utilização de um vetor de expressão bacteriano não é, por si só, um problema. Vetores bacterianos (como plasmídeos) são amplamente utilizados para expressão de proteínas recombinantes em E. coli. O problema não é o tipo de vetor, mas a ausência de um promotor adequado dentro dele. Se o vetor bacteriano tiver um promotor forte e compatível, a expressão pode ser eficiente.

Alternativa C — ❌ Incorreta

A compatibilidade do tag de epítopo com a estrutura da proteína é uma preocupação válida, mas não é a causa do baixo nível de expressão. Tags de epítopo, como o His-tag, são pequenos e geralmente não afetam a estrutura ou função da proteína. O problema descrito é de quantidade de proteína, não de funcionalidade ou estrutura. A incompatibilidade do tag poderia afetar a atividade da proteína, mas não a sua expressão em si.

Alternativa D — ✅ Correta ⟵ GABARITO

A ausência de um promotor de expressão adequado no vetor é a causa direta do baixo nível de expressão. O promotor é essencial para iniciar a transcrição do gene. Sem um promotor funcional, a RNA polimerase não se liga ao DNA e o gene não é transcrito, resultando em níveis muito baixos de mRNA e, consequentemente, de proteína. O enunciado reforça que "a escolha de um promotor ineficiente para o experimento limita a capacidade das células de expressar o produto desejado", o que confirma exatamente essa alternativa.

Alternativa E — ❌ Incorreta

A concentração de antibiótico no meio de cultura não é a causa do baixo nível de expressão. O antibiótico é usado para selecionar células que contêm o vetor (por exemplo, resistência a ampicilina), mas não influencia diretamente a eficiência da transcrição ou tradução do gene de interesse. Uma concentração inadequada de antibiótico poderia matar as células ou permitir a perda do vetor, mas não é o fator que limita a expressão da proteína em si.

Gabarito: letra D — a ausência de um promotor de expressão adequado no vetor é a causa do baixo nível de expressão da proteína recombinante.