RegulacaoGen_Procariotos_Resumo

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Regulação da expressão gênica - 
Procariotos
● Procariotos não conseguem se deslocar rapidamente em busca de alimentos ou migrar quando o ambiente é 
desfavorável -> selecionados para responder rapidamente às variações do ambiente 
● Os processos que envolvem a manifestação da expressão genética (envolvidos no dogma central), envolvem a 
regulação do gene
 -> Genes constitutivos: que não sofrem regulação de expressão 
 -> Genes regulados: podem ser induzidos ou reprimidos
● Conseguem reprimir a transcrição genética que codifica enzimas não necessárias em determinada ocasião, além de 
ativar genes que codificam as enzimas necessárias naquele momento
 * Precisa atender a dois critérios: 
 1 - Devem ser capazes de reconhecer condições ambientais nas quais devem ativar/reprimir a transcrição de genes 
relevantes 
 2 - Devem ser capazes de regular a transcrição de cada gene especifico ou de um grupo deles 
Características 
● O RNA bacteriano é policistrônico -> regula o gene que vai ser transcrito e o que não vai 
 * Isso é interessante porque o operon geralmente possui genes que codificam enzimas da mesma via (são todas 
ativadas juntas)
● Os genes são regulados em unidades transcricionais chamadas operons 
 -> Operon: unidade transcricional do gene 
● Cada um possui duas sequências regulatórias:
 -> Sítio de ligação do ativador
 -> Operador/sítio de ligação do repressor
Reguladores transcricionais 
● Permite que o organismo responda à alteração do ambiente (presença ou ausência de nutrientes)
● Cis-atuantes: estão no mesmo cromossomo sobre o qual atuam 
● Trans-atuantes: estão em cromossomos diferentes sobre o qual atuam
 * Exemplo: se uma molécula for expressa no cromossomo e atuar no plasmídeo 
Tipos de regulação 
● Além do sítio promotor da transcrição, existem os sítios para ligação das proteínas reguladoras
REGULAÇÃO NEGATIVA 
● A molécula ligante é uma repressora que impede fisicamente a ligação entre RNA polimerase e DNA
 -> Dissociação: o repressor impede fisicamente que a RNA polimerase se ligue ao DNA, porém um sinal molecular pode 
ligar ao repressor e impedir que se ligue ao DNA (ativa transcrição)
 -> Associação: o sinal molecular leva à ligação do repressor, impedindo a ligação de RNA polimerase ao DNA (inibe a 
transcrição)
REGULAÇÃO POSITIVA
● Tem um ativador da transcrição que quando em conjunto com a RNA polimerase e DNA, ativa transcrição 
 -> Dissociação: um sinal molecular se liga ao ativador e desliga-o do DNA (inibe transcrição)
~
-
 -> Associação: um sinal molecular se liga ao ativador e estimula sua afinidade por DNA (ativa transcrição)
Metabolismo da lactose
● A bactéria possui afinidade pela glicose pois ela é rapidamente metabolizada (não precisa de muitas enzimas beta-
galactosidase para quebrar ligações glicosídicas da lactose, por exemplo)
 * Porém, se o meio tem somente lactose, a bactéria tem regulação de expressão para transcrever essa enzima (não 
sintetiza essa enzima quando não é necessário)
 * O recurso deve ser rápido pela competição que o individuo encontra com os outros, de modo que não produzir 
nada de galactosidase a todo momento é prejudicial porque os recursos esgotarão 
● Pode-se regular o início da transcrição, o interrompimento dela e também, a estabilidade do RNAm na célula (meia vida);
além de regular a tradução (quanto de proteína se faz a partir de um RNA) e a proteína propriamente dita (adição de grupos 
químicos à molécula) 
Experimento
● Experimento e Jacob e Monod: estudo da produção da beta-galactosidase e E. coli em resposta à lactose -> O operon 
Lac possuía enzimas da via da lactose e quando mutado, a via se inibia 
 -> LacZ: produz beta-galactosidase 
 -> LacY: produz a galactose permease 
 -> LacA: produz transacetilase
 -> LacI: mutante que não faz parte do operon (é monocistrônico), ele se liga ao DNA no sulco maior em uma sequência 
específica de bases (sequência “operador”) e reprime o operon 
 * Repressor Lac: operador se sobrepõe ao Lac, impedindo a transcrição por impedir a ligação do sigma
 * Na ausência de lactose, o repressor está ligado no operador e não há expressão (pois a própria lactose induz esse 
sistema e interage com os sítios alostéricos do repressor de modo que ela mesma faz com que a enzima se 
expresse) 
 -> Ativador: CAP ativa a transcrição e a RNA polimerase
 * Quando ligada ao AMPc: estimula ligação ao operon e ativa transcrição 
 * Quando desligada de AMPc: desliga do operon e inibe transcrição 
● Inconsistência: a lactose só será compreendida se houver permease, mas isso não ocorreria na detecção em primeiro 
contato com a lactose porque a permease só é transcrita se o operon inteiro for também (o que ainda não ocorreu nesse 
momento) -> as poucas regiões que possuem a permease já são suficientes para aumentar essa expressão e a inserção 
de permease (ciclo progressivo)
● Jacob e Monod precisaram medir a atividade da enzima enquanto não havia lactose, então utilizavam um análogo não-
metabolizável de lactose que marcava a molécula quando havia atividade 
● Na presença de glicose e lactose não havia indução da enzima, pois ela só é necessária na ausência da glicose
— MUTAÇÕES 
● Mutação no operador: expressão vira constitutiva 
● Mutação no LacI: expressão vira constitutiva (LacI inativo não se 
liga ao operador)
 - Para saber qual tipo era, verificaram dominância (no cromossomo 
há uma cópia do operon e no plasmídeo também), então um alelo pode 
ser regulado e o outro pode ter expressão o tempo todo (mutação no 
operador) -> cis-dominante
 - Se ambos produzem repressão normal, pode ter regulação em 
homozigose ou haploidia (mutação no repressor) -> trans-recessiva
— REPRESSÃO CATABÓLITA 
● Lactose presente no ambiente tem fragmentação para gerar glicose, 
e essa entrada de glicose regula: 
 -> Com pouco RNAm, o nível de transcrição é basal 
● Com glicose, há menos AMPc e a proteína CAP está menos ativa (desestimula a transcrição)
● Regulação positiva: a proteína (AMPc) ligada ativa a indução
Metabolismo do triptofano 
● Operon Trp: possui 5 genes regulados negativamente pela presença do triptofano
 * Os genes servem para síntese de triptofano 
● Repressor Trp: inibe a transcrição quando ligado ao operon
 -> Com triptofano: induz ligação e inibe transcrição 
 -> Sem triptofano: desliga o repressor do operon e ativa transcrição 
Atenuação da transcrição 
● Feita por região atenuadora chamada região líder 
 -> Peptídeo líder (região 1): logo após a região líder
 -> Região 2 - 3 e 3 - 4: possuem complementaridade e podem formar grampos 2-3 e 3-4
 * O grampo 3-4 é o atenuador (interrompe a transcrição)
EM ALTA DE TRP
● Ribossomo se posiciona (cobre) sobre a região 2 e forma a alça 3-4, que atenua a 
transcrição 
 -> Alça 3-4 tem mudanças conformacionais na estrutura do DNA e facilita o 
desligamento da RNA polimerase
EM BAIXA DE TRP
● Ribossomo demora a se deslocar para região 2 -> forma alça 2-3 e continua transcrição 
3 AMPo significa
ausência de glicose
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S feedbacent
Engenharia de operons 
● Para manejar bactérias expressando proteínas de interesse sobre determinada condição escolhida artificialmente
● Usa-se: 
 -> 2 RNA polimerases: nativa de E. coli e a T7 (do plasmídeo)
 * Promotor Lac expressa a T7 e o promotor T7 expressa o gene de interesse 
 -> IPTG: mímico da lactose para testar se o nível de transcrição está correndo -> na ausência de IPTG, o RepLac está 
inibindo as regiões promotoras e inibindo a transcrição, e vice-versa 
 * Na presença de IPTG, a RNA polimerase de E. coli fica apta a expressar T7 (um tipo de RNA polimerase) e ela se 
liga ao plasmídeo e expressa o gene de interesse