Regulao Gnica em ProcariotosAnderson Fernandes Souza

RecapitulandoQuatro tipos de expresso gnica:Temporal, constitutiva, tecido-especfica e tempo de expresso;Quatro Nveis de regulao:Transcricional, ps-transcricional, traducional e ps-traducional;

Relembrando conceitos da aula anteriorGENE REGULADOR: GENE QUE REGULA EXPRESSO DE OUTROS GENES;

GENE ESTRUTURAL: GENES QUE CODIFICAM PARA PROTENAS ESTRUTURAIS;

PROMOTOR: SEQUNCIA QUE ATIVA A EXPRESSO DE UMA UNIDADE TRANSCRICIONAL.

Novos conceitosPROTENA ALOSTRICA: protena que pode se alterar devido ligao com pequenas molculas em stios distintos do stio-alvo.EFETOR ALOSTRICO: molcula capaz de modificar a conformao de protenas por ligao a um stio especfico.PROTENA ATIVADORA CATABLICA (CAP): protena ativada por AMP cclico. O complexo cAMP-CAP liga-se s regies do promotor de bactrias e estimula a transcrio no operon pertinente.

MONOFOSFATO CCLICO DE ADENOSINA: molcula mensageira que catalisa vrias reaes intracelulares. O mesmo que AMP cclico (cAMP).REPRESSO: capacidade de impedir a sntese de certas enzimas quando seus produtos esto presentes; genericamente, refere-se inibio da transcrio (ou traduo) pela ligao de uma protena repressora a um stio especfico do DNA (ou do mRNA).

REPRESSO CATABLICA: sistema coordenado que determina preferncia por glicose, inibindo a expresso de operons que codificam enzimas de rotas metablicas alternativas. Assim, quando Escherichia coli encontra, por exemplo, glicose e lactose simultaneamente no meio, ela d preferncia glicose e reprime o uso da lactose.

RNA POLIMERASE: polimerase que catalisa a sntese de RNA a partir de uma fita molde de DNA.E por fim...OPERON: O CONJUNTO FORMADO PELO PROMOTOR, PELAS SEQUNCIAS REGULATRIAS E PELOS GENES.

Expresso gnica em procariotosFranois Jacob & Jacques Monod Genetic regulatory mechanisms in the synthesis of proteins J Mol Biol 3:318-356, 1961 - Modelo OperonMetabolismo da lactose em Escherichia coli1965 Prmio Nobel

OPERON LACLactoseOPERON ARAArabinoseOPERON TRPTriptofanoOs 3 so similares em estrutura e regulao, possuindo algumas particularidades.

Estrutura do operon

Estrutura do operon

Molculas efetoras controlam a habilidade de ligao ao DNA das protenas ativadoras ou repressoras.

Operon indutvelOperon desligado na ausncia de molcula efetora (indutor)

Operon repressvel Operon ligado na ausncia de molcula efetora (co-repressor)

Regulao Positiva e Negativa

Operon LacLactose/Alolactose induz a expresso de genes que codificam enzimas de degradao desse substrato.

Operon LacProtenas sintetizadas pelo operon lac:1. -galactosidase (gene z) enzima que cataliza a hidrlise da lactose em galactose e glicose;2. galactosdeo permease (gene y) transporte de lactose atravs da membrana celular da bactria;3. tiogalactosdeo transacetilase (gene a) parece ter um papel na eliminao de compostos que tambm podem ser transportados pela permease. p = promotorgene i = codifica o repressor o = operador

Operon Lac: Regulao Negativa

Regulao da ExpressoLactose ausente

1. Repressor lac ligado ao DNA2. Transcrio reprimidaLactose presente

1. Lactose/Alolactose ligada ao repressor lac2. Repressor lac desligado do DNA3. Transcrio ocorre

Represso catablica

Glicose, quando disponvel como fonte de energia, utilizada preferencialmente a outros acares por E. coli; a glicose leva a um maior rendimento de ATP por unidade de energia gasta.

Operons para catabolismo de outros acares (como lactose, arabinose e galactose) so reprimidos na presena de glicose.

A represso catablica resulta da reduo nos nveis de cAMP na clula pela presena de glicose.

Na ausncia de glicose se forma o complexo cAMP-CAP.

Represso catablicaA concentrao intracelular de cAMP sensvel presena ou ausncia de glicose ( glicose cAMP).O cAMP liga-se CAP e estimula a ligao ao stio CAP no DNA.

A CAP interage com a subunidade da RNA-pol., facilitando a ligao da enzima ao promotor, ativando a transcrio (ativa o operon).

A ligao de CAP curva o DNA significativamente, trazendo o complexo RNA Polimerase + sigma (ligado ao promotor) em contato com CAP devido a esta curvatura. Este contato intensifica a transcrio.

Operon Ara

Na presena de arabinose (e ausncia de glicose), a protena AraC se liga regio AraI; a protena CAP, ligada a cAMP, se liga a um stio adjacente regio AraI;TRANSCRIO DE AraB, AraA e AraD

Controle positivo

Controle negativo

Na ausncia de arabinose (ou presena de glicose e arabinose), a protena AraC se liga a ambas as regies araI e AraO, formando um loop de DNAIMPEDE A TRANSCRIO DO OPERON

Operon TrpA bactria E. coli capaz de sintetizar os 20 aminocidos necessrios sntese de protenas.Os genes necessrios sntese de um dado aminocido so geralmente agrupados em um operon.O operon trp de E. coli inclui cinco genes para as enzimas necessrias converso do corismato ao triptofano.

Regulao por atenuao

ATENUAO: um mecanismo que controla a capacidade da RNA Polimerase de transcrever atravs de um atenuador (terminador intrnsico), localizado no incio de uma unidade de transcrio.

Algum evento externo controla a formao da estrutura secundria em grampo necessria para a terminao intrnsica.

Mecanismo de atenuao

Alta concentrao de Trp - Atenuao

Baixa concentrao de Trp - Transcrio

Algumas aplicaesBases para o entendimento da regulao gnica em eucariotos;TDNA recombinante - Gene reporter / X-GalBactrias diazotrficasDissertao de Mestrado/ UFPR: Lysangela Ronalte AlvesENVOLVIMENTO DO GENE ntrY NO METABOLISMO DE NITRATO EM H. seropedicae

Obrigado!