CAPITULO 18 - RESUMO 2 - BIOMED 17 - AMANDA BEATRIZ 04 03 2020

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ÓPERON LACTOSE EM E. coli – INDUÇÃO E REPRESSÃO CATABÓLICA 
RESUMO – BIOLOGIA MOLECULAR 
SNUTAD E SIMMONS – FUNDAMENTOS DE GENÉTICA 6. ED. 
CAPÍTULO 18 – PAG. 507 E 508; 512 A 518. 
Amanda Beatriz Adriano da Silva1 
 
 O modelo proposto por Jacob e Monod, teve como base o óperon da lactose em 
E. coli, onde o mesmo possui um promotor, três operadores (O1, O2, O3) e três genes 
estruturais (lacZ, lacY e lacA) que codificam as enzimas beta-galactosidase (cliva a 
lactose em glicose e galactose), beta-galactosídio permeasse (bombeia lactose para dentro 
da célula) e beta-galactosídio transacetilase (papel desconhecido). Atualmente, sabe-se 
que os três operadores são importantes (afetam o nível de transcrição), onde a repressão 
eficiente do óperon lac requer o operador maior (O1) e pelo menos um dos operadores 
menores (O2, O3) e a repressão máxima precisa dos três operadores juntos. Contudo, o 
tópico discute o modelo de Jacob e Monod que relatam a participação de apenas um 
operador (O1). 
 Os genes lacZ, lacY e lacA são expressos somente na presença de lactose, o 
óperon lac é induzível e controlado negativamente, uma vez, que o gene regulador é o 
gene I e codifica um repressor com3 360 aminoácidos (forma ativa é um tetrâmero que 
possui quatro cópias do produto do gene I). Dessa forma, quando ocorre a ausência do 
indutor o repressor irá ligar-se aos operadores lac e impedir a RNA polimerase de catalisa 
a transcrição dos três genes estruturais. Em contrapartida, algumas moléculas dos 
produtos dos genes são produzidas no processo não induzido, garantindo um baixo nível 
de atividade enzimática, tal situação é importante, por causa da indução do óperon lac 
(devido o indutor do óperon, alolactose, ser derivado da lactose em uma reação catalisada 
por beta-galactose) que forma a alolactose e liga-se ao operador, induzindo a transcrição 
dos genes estruturais. 
 A repressão catabólica acontece quando tem-se a presença de glicose 
(metabolizada em vez de outras fontes de energia menos eficientes), que impede a 
 
1 Discente do Curso de Biomedicina, Universidade do Estado do Pará, Campus VIII, Marabá/PA. 
indução do óperon lac e outros controladores de enzimas participantes do catabolismo de 
carboidratos. Nesse sentido, tal fenômeno é medido por uma proteína reguladora, a CAP 
– Proteína Ativadora do Catabolismo) e a molécula efetora AMP cíclico (3’,5’-
monofosfato de adenosina), onde ambas se ligam quando o mononucleotidio está presente 
em concentração suficiente. Desta forma, existem dois sítios de ligação no promotor lac 
(um para RNA polimerase e outro para o complexo CAP/cAMP), o complexo 
CAP/cAMP atua como controle positivo da transcrição, onde o mesmo estimula a ligação 
no RNA polimerase a região promotora (mecanismo incerto ainda). 
 E caso não tenha a presença do cAMP, o CAP não chega a ligar-se a região 
promotora, sendo assim, o cAMP atua como molécula efetora. A concentração de glicose 
influencia diretamente na concentração de cAMP no meio intracelular (glicose impede a 
ativação de adenilciclase, enzima responsável por catalisar a produção de cAMP). Em 
relação as interações proteína-ácidos nucleico sequência-específicas que regulam a 
transcrição do óperon lac, pesquisas desenvolvidas mostraram uma interação importante 
da ligação da RNA polimerase e o sitio de ligação no promotor lac e uma ligação no 
repressor lac aos operadores lac, e assim, regula a expressão e a interrupção da mesma 
quando encontra-se em condições diferentes. 
 Charles Yanofsky e colaboradores, analisaram as funções dos cinco genes 
estruturais (cinco enzimas que convertem o ácido corísmico em triptofano) e sequências 
reguladoras do óperon trp (óperon repressível negativo), sabe-se que tais genes são 
transcritos apenas na ausência ou concentração baixa de triptofano, sendo regulada por 
repressão no início da transcrição e atenuação para a parada. Quando existe a ausência de 
triptofano (correpressor) a RNA polimerase se liga à região promotora e transcreve genes 
estruturais do óperon, e quando tem-se a presença de triptofano o complexo 
correpressor/repressor movem-se para a região operadora e impede que a RNA 
polimerase comece a transcrição. 
 Na atenuação, tem-se a sequência no trpL que a controla e é chamado de 
atenuador, ocorre na presença de tRNA Trp com carga de triptofano (dando origem a um 
transcrito truncado). A regulação através da presença ou ausência de triptofano ocorre em 
etapas, primeiramente nos procariotos tradução e transcrição acontecem simultaneamente 
acoplados nos ribossomos, a sequência líder do mRNA do óperon trp possuem sequências 
com bases que podem emparelhar e formar estruturas em alça ou grampo, sendo que 
existem regiões que podem acontecer isto (1,2,3 e 4 com bases nucleotidicas diferentes). 
 Além disso, existe a participação dos códons de término com as regiões líderes. 
Portanto, quando apresentam-se baixas concentrações de triptofano, a tradução da 
sequência líder “para” em um dos códons Trp, fazendo com que o emparelhamento das 
regiões 2 e 3 ocorra, impedindo que a região 3 com a região 4 venham emparelhar-se, não 
formando o grampo de término da transcrição. Em contrapartida, quando tem-se a 
presença de triptofano a tradução ultrapassa os códons Trp até o códon de término e faz 
com que o pareamento de bases entre as regiões 2 e 3 sejam interrompidas, assim, 
deixando a região 3 livre para ligar-se a região 4 e formar o grampo término da 
transcrição, ou seja, finaliza a transcrição na sequência atenuadora.