Revisão de Biologia Molecular - Regulação de Expressão gênica

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BIOLOGIA MOLECULA – 21/01/25 
- REGULAÇÃO DA EXPRESSÃO GÊNICA EM BACTÉRIAS; 
 
 CONTROLE DA CÉLULA PARA SABER QUAIS GENES VÃO SER TRADUZIDOS OU 
REPRIMIDOS. 
 A CÉLUA CRIA MECANISMO QUE DESLIGAM A TRANSCRIÇÃO DE TODOS OS GENES QUE 
CODIFICAM ENZIMAS QUE NÃO SÃO NECESSÁRIAS EM DETERMINADO TEMPO E LIGAM 
ESSES GENES QUE CODIFICAM ENZIMAS QUANDO ELAS SÃO NECESSÁRIAS. 
 OS MECANISMO PRECISAM PREENCHER DOIS CRITERIOS: 1. ELAS TEM DE SER CAPAZES 
DE RECONHECER CONDIÇÕES AMBIENTAIS NAS QUAIS DEVEM ATIVAR OU REPRIMIR A 
TRANSCRIÇÃO DOS GENES RELEVANTES. 2. ELAS TEM DE SER CAPAZRS DE LIGAR OU 
DESLIGAR, COMO UM INTERRUPTOR, A TRANSCRIÇÃO DE CADA GENE ESPECÍFICO OU 
GRUPO DE GENES. 
- A REGULAÇÃO DA TRANSCRIÇÃO DEPENDE DE DOIS TIPOS DE INTERAÇÕES DNA-protéina: 
1. A interação DNA-proteina determina o local onde a transcrição irá iniciar, 
ocorrendo perto no qual começa a transcrição gênica. 
- A região do DNA onde a proteína interage é denominada promotor (sequência 
regulatória). 
- A proteína que se liga ao promotor é a RNA polimerase. 
 
 
- Quando a RNA polimerase se liga ao DNA promotor , a transcrição pode começar algumas 
bases distantes do sí o promotor. Todo gene precisa ter um promotor ou não será transcrito. 
 A regulação precisa da interação promotor - > rna polimerase. 
2. A interação DNA-proteína determina se a transcrição a vada pelo promotor 
ocorre. 
- Os segmentos de DNA perto do promotor servem como pontos de ligação para 
proteínas reguladoras sequência-específicas chamadas a vadores e repressores. 
- Nas bactérias, a sequência de DNA onde se liga proteína repressora é denominada 
operador. 
 Para alguns genes, uma proteína a vadora deve ligar-se a seu sí o-alvo no DNA 
denominado intensificador como um pré-requisito para a transcrição começar. 
 
 
 
 
 
A ligação de proteínas reguladoras pode a var ou bloquear a transcrição. 
Existem duas formas de regulação da transcrição (posi va ou nega va), a vando-a ou 
reprimindo-a: 
- A a vação da transcrição ocorre via: 
 A presença da proteína a vadora ligada ao seu sí o-alvo (intensificador) no DNA. Esse 
evento é chamada de REGULÃO POSITIVA porque a presença da proteína ligada 
permite a transcrição. 
 A ausência da proteína repressora ligada no seu sí o-alvo no DNA. Esse evento é 
chamado de REGULAÇÃO NEGATIVA, porque a ausência do repressor ligado permite o 
início da transcrição. 
 
 
- SEQ DNA; PROMOTOR, OPERADOR, INTESIFICADOR. 
> A ina vação da transcrição ocorre via regulação posi va na ausência de proteína 
a vadora e via regulação nega va na presença de proteína repressora. 
- A enzima RNA-polimerase par cipa SEMPRE. 
 
 COMO OS ATIVADORES E REPRESSORES REGULAM A TRANSCRIÇÃO? 
- A proteína a vadora ligada ao DNA AJUDA FISICAMENTE a levar a RNA polimerase 
para seu promotor vizinho, de modo que a polimerase possa começar a transcrição 
- A proteína 
 As proteínas a vadoras e repressoras são capazes de reconhecer as condições 
ambientais especificas para elas atuarem 
Essas proteínas encontram-se em dois estados: 
1. Não possa se ligar a seu DNA-alvo 
2. Possa se ligar a seu DNA-alvo 
 - O estado de ligação deve ser apropriado para o conjunto de condições fisiológicas 
presentes na célula e seu ambiente. 
 - as protepinas reguladoras interagem com o DNA através de dois sí os – domínio de 
ligação ao DNA e o sí o alostérico. 
 - Sí o alostérico interage com pequenas moléculas denominadas efetores alostérios e 
atua como um sensor que ajusta o domínio de ligação ao DNA para um modo funcional 
ou não funcional. 
 
 No metabolismo de lactose (açúcar dissacarídeos – formado por 2 açúcar diferentes) – 
Metabolismo de organismo de PROCARIOTOS. 
 
 Um isômero do açúcar lactose (chamado alolactose) é um efetor alostérico: o açúcar 
liga-se a uma proteína reguladora (muda a forma e a estrutura do domínio de ligação 
ao DNA) e ATIVA a expressão de genes necessários para o metabolismo de lactose. 
 
 
- A proteína repressora controla o óperon lac 
- A expressão coordenada dos gens Z, Y e A está sob controle nega vo do produto do 
gene, o repressor. Quando o indutor se liga ao repressor, o operon é totalmente 
expresso. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Os genes estruturais lac (metabolismo de lactose) 
- O metabolismo da lactose demanda 2 enzimas: 
1. Permease, que transporta a lactose para a célula codificada pela sequência Z 
2. Beta-galactosidade, que cliva a molécula de lactose para produzir glicose e galactose 
codificada pela sequência Y. 
 A sequeência A codifica a transace lase, que não é necessária para o metabolismo de 
lactose. 
- A estrutura do operon lac contem os genes Z,Y e A que são transcritos em uma única 
molécula de mRNA. 
 
- Genes cuja transcrição é controlada por um meio comum são ditos genes controlados 
coordenadamente. 
 
 
 
 Componentes reguladoras do sistema lac (metabolismo de lactose): 
 
 
1. Um gene que codifica uma proteína reguladora da transcrição e dois sí os de ligação no 
DNA; uma para a proteína reguladora e outro para a RNA polimerase. 
 Gene / que codifica a proteína repressora Lac responsável por bloquear a expressão 
dos genes Z, Y e A. 
 O promotor P é o sí o no DNA ao qual se liga RNA polierase para iniciar a transcrição 
dos genes estruturais LAC( Z, Y e A). 
 O operador O é o sí o do DNA ao qual se liga o repressor LAC (gene I ). Ele está situado 
entre o promotor e o gene Z, perto do ponto no qual começa a transcrição do mRNa 
mul gênico. 
 
 
 
 OPERON LAC: corresponde aos segmentos P, O, Z, Y e A e é definido como um 
segmento de DNA que codfica um mRNA mul gênico e que apresenta um 
promotor (P) comum adjacente e uma região O. 
 O OPERON LAC: é transcrito apenas na PRESENÇA DE LACTOSE. 
 Obje vo da lactose é produzir energia.