O Controle da Expressão Gênica Em Procariotos

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O Controle da Expressão Gênica Em Procariotos
A bactéria Escherichia coli: 
 tem um genoma com aproximadamente 4,6 Mb, apresentando mais de 4.200 genes identificados.
 somente uma fração destes genes é expressada em um determinado momento
 a célula é capaz de bloquear ou ativar a expressão de diferentes genes como resultado de resposta a estímulos internos e externos, este processo é chamado de regulação da expressão gênica. 
Regulação da expressão gênica - são os mecanismos que regulam o processo de transcrição para sintetizar o RNA, e, posteriormente, a tradução desses para gerar proteínas. 
Em bactérias há duas classes de enzimas:
- As enzimas constitutivas - são enzimas produzidas com velocidade e quantidade constantes, independendo do estado metabólico do organismo. Essas enzimas geralmente são necessárias para as funções básicas das células
- As enzimas indutíveis - são enzimas sintetizadas apenas quando requerida pelas células
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Exemplo de enzima indutível é a -galactosidase de E. coli, que catalisa a hidrólise da lactose para formar a hidrólise da lactose em glicose e galactose, sendo sintetizada em resposta a presença de lactose no meio de cultura.
Indução coordenada - síntese de várias enzimas relacionadas com a mesma rota metalólica.
Lactose é adicionada a uma cultura de E. coli
Enzimas sintetizadas
 -galactosidase
 Permease 
 Transacetilase
Enzimas envolvidas no transporte e utilização da lactose 
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Pelo menos 3 tipos de proteínas regulam a iniciação da transcrição pela RNA -polimerase: 
1- Fatores de especificidade - alteram a especificidade da RNA- polimerase para um promotor ou conjunto de promotores.
2- Repressores - ligam-se a sítios específicos no DNA. Nos procariotos os sítios de ligação para os repressores é o o operador (O), bloqueando o acesso da RNA-polimerase ao promotor. 
A regulação por meio de uma proteína repressora bloqueia a transcrição sendo referida como Regulação Negativa.
3- Ativadores - ligam-se próximo ao promotor, aumentando a interação e a atividade da RNA-polimerase naquele promotor.
A regulação mediada por ativadores são chamadas de Regulação Positiva
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Muitos genes procariotos são regulados em unidades chamadas de operons:
 A grande maioria dos genes procariotos estão organizados na forma de operons. (ler apostila genes e cromossomos de Biologia Molecular)
 Operons – refere-se a dois ou mais genes adjacentes que estão sob o controle de um mesmo promotor, ou seja, são dois ou mais genes que ocupam posições vizinhas que codificam proteínas com funções relacionadas (ex: proteínas que participam de uma mesma via metabólica). 
O operon da lactose (operon lac) está sujeito a regulação negativa.
 o gene I codifica o repressor lac
 P - promotor - que é um sítio localizado no DNA onde se liga a RNA-polimerase
 O - operador - que são sítios de ligação de proteínas repressoras da transcrição
 Os genes Z, Y e A codificam a - galactosidase , galactosídeo -permease e transcetilase respectivamente.
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Operon lac
1- Na ausência do indutor - Na ausência do substrato lactose, os genes do operon lac estão reprimidos, o repressor ( produto do gene I) liga-se ao operador(O), impedindo a transcrição do operon lac a partir do promotor (P).
 No operon lac, a lactose ou seu produto metabólico 1,6 alolactose, é o indutor do processo
mRNAI
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Operon lac
1- Na presença do indutor - Na presença do substrato lactose, o indutor liga-se ao repressor, fazendo com que ele dissocie do operador (O), proporcionando assim a transcrição dos genes do operon lac, é dito então, que a transcrição desses genes foram induzidas.
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Controle positivo da Transcrição
O exemplo mais bem estudado é o controle positivo em E. coli é o efeito da glicose na expressão dos genes que codificam as enzimas envolvidas na quebra (catabolismo) de outros açucares (incluindo a lactose), os quais constituem fontes alternativas de carbono e energia. 
Desde que esteja disponível a glicose é preferencialmente usada no metabolismo de bactéria. EX: mesmo com a presença do indutor (lactose) o operon lac não é transcrito em altos níveis quando há a presença de glicose no meio.
Em bactéria, a enzima adenil-ciclase converte o ATP em AMP cíclico (cAMP), isto é regulado de tal forma que os níveis de cAMP é aumentam quando os níveis de glicose diminuem.
  cAMP  glicose
Este efeito da glicose é mediado por um controle positivo no qual está acoplado aos níveis de cAMP
O cAMP liga-se a uma proteína reguladora transcricional chamada de proteína ativadora de catabólito (CAP) e essa ligação está situada a 60pb (pares de bases) antes do início do sítio da transcrição. Neste momento o CAP interage com a RNA-polimerase (na subunidade ), facilitando a ligação da enzima ao promotor, ativando assim a transcrição
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Conclusão:
	A indução do operon lac requer tanto a presença de lactose (indutor) para inativar o repressor, quanto a ausência de glicose para aumentar a concentração de cAMP e permitir que a CAP se ligue ao DNA.
	Portanto, CAP é um elemento regulador positivo, que responde aos níveis de glicose, enquanto o repressor lac é um elemento regulador negativo, que responde aos níveis de lactose.
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