Regulação Gênica Procariotos BIOMOL

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Regulação gênica Procariotos
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Como são usados os elementos na sequência de DNA?
Em que condições o produto de cada gene é feito?
Quando feito, o que ele faz?
Como uma única célula pode dar origem a tipos celulares tão distintos?
Todos os genes são mantidos , mas somente as proteínas específicas ao tipo celular são expressas
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Temporal – Quando um determinando gene/proteína só é expresso em um tempo determinando.
Proteínas que só são expressas no embrião, ou durante determinada fase do ciclo celular
Espacial – Quando a expressão de um determinando gene/ proteína é diferente dependendo do tipo celular
Proteínas que só são expressas em células nervosas 
( mielina), ou no tecido muscular (miosina)
A expressão de genes/ proteínas são controladas em dois níveis
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Decisão de iniciar a transcrição de um gene – principal mecanismo que controla a produção dessa mesma proteína.
Procariotos - A expressão de genes é regulada de modo a ajustar a célula às alterações nutricionais e físicas no meio ambiente.
Eucariotos - A expressão dos genes é regulada de modo a garantir a diferenciação celular e presença de proteínas adequadas.
Mecanismos que desligam ( reprimem) a transcrição e ligam (ativam) esses genes que codificam enzimas quando elas são necessárias.
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Pontos de Regulação:
Transcrição e Tradução
Regulação Gênica em Procariotos
De modo geral, a regulação é mais comum de ocorrer na transcrição.
Regulação da transcrição:
Controle Positivo – O produto do gene regulador é necessário para ativar a expressão de um ou mais genes estruturais.
 Ativador
Controle Negativo – O produto do gene regulador é necessário para desativar a expressão dos genes estruturais.
Regulador
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Proteínas regulatórias- RBS
Nos mecanismos de controle positivo, o produto de um gene regulador, um ativador, é necessário para ativar a expressão dos genes estruturais
Nos mecanismos de controle negativo, o produto de um gene, um repressor, é necessário para desligar a expressão dos genes estruturais
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Coativadora e Corepressora
Regulação em Procariotos
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Regulação Gênica em Procariotos
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Óperons
 Uma característica comum dos genes procariotos é a organização em operons.
Regulação Gênica em Procariotos
Segmento de DNA que codifica um mRNA multigênico, bem como um promotor comum adjacente e uma região reguladora.
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Óperon Lac
Regulação Gênica em Procariotos
Genes Controlados Coordenadamente
Ligação do Repressor
O gene lacI não é considerado parte do óperon, mas tem papel essencial.
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Operon Lac: Controle Negativo 
Regulação Gênica em Procariotos
Ausência de Lactose
Presença de Lactose
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Operon Lac : Controle Positivo
A glicose é preferencialmente utilizada como fonte de energia pela E. coli.
Mecanismos que impedem que a célula produza enzimas para metabolismo de lactose ( Lactose e Glicose) – Repressão Catabólica
Quando os nível de glicose diminuem, há um aumento do cAMP (molécula efetora ativadora cíclica), que se liga a CAP ( proteína ativadora de catabolismo) levando a sua ativação e ligação na sequência alvo do DNA e ativando a transcrição.
Regulação Gênica em Procariotos
Sistema indutível negativo, repressivo por catabólito, pois são transcritos apenas na presença da lactose. Na ausência da lactose, o repressor lac se liga ao operador lac e impede que a RNA polimerase inicie sua transcrição.
Envolvida no catabolismo de carboidratos e são induzidos na presença de glicose, fonte de energia preferida.
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Óperon de Arabinose
 Uma única proteína de ligação ao DNA pode agir como um repressor ou ativador.
Genes estruturais – araB, araA e araD ( enzimas metabólicas que degradam açúcar arabinose)
Ara I - sítio de ativação para proteína reguladora
Regulação Gênica em Procariotos
Codifica uma proteína ativadora
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Regulação Gênica em Procariotos
Óperon de Arabinose
Complexo CAP-cAMP e complexo AraC-arabinose
Proteína AraC adota uma conformação diferente e reprime o óperon ara ligando-se a araI e araO (Sítio distante)
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Regulação Gênica em Procariotos
Óperon triptofano – repressivo-negativo 
	- Repressão – ausência do trp que codificam enzimas envolvidas no processo de atuação
	- Atenuação – controle do término da transcrição (RNAt Trp) – AUG (início) e UGA (finalização). Proteica truncada com 140 nucleotídeos (162)
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A decisão em iniciar a transcrição de um gene que codifica uma proteína em particular é o principal mecanismo que controla a produção dessa mesma proteína.
A célula criou mecanismos que desligam (reprimem) a transcrição de todos os genes que codificam enzimas que não são necessárias em determinado tempo e ligam ( ativam) esses genes que codificam enzimas quando elas são necessárias. Em resumo: Elas têm de ser capazes de reconhecer condições ambientais nas quais devem ativar ou reprimir a transcrição dos genes relevantes. E, elas têm de ser capazes de ligar ou desligar, como um interruptor a transcrição de cada gene específico ou grupo de genes.
Procariotos: A expressão de genes é regulada de modo a ajustar a célula às alterações nutricionais e físicas no meio ambiente. ( elas são oportunistas nutricionais e assim elas sintetizam as enzimas necessárias para produzir compostos apenas quando não houver outra opção, ou seja, quando eles não estiverem disponíveis em seu ambiente local.
Eucariotos: A expressão dos genes é regulada de modo a garantir que o gene correto está a ser expresso no momento e no tecido certo.
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A beta-galactosidase, cliva a molécula de lactose para produzir glicose e galactose. As estruturas da beta-galactosidase e da permease são codificadas por duas sequências adjacentes Z e Y.
Os principais componentes reguladores do sistema metabólico da lactose incluem um gene que codifica uma proteína reguladora da transcrição e dois sítios de ligação no DNA: um para a proteína reguladora e outro para a RNA polimerase.
O gene I codifica a proteína repressora Lac. O sítio promotor lac é o sítio no DNA ao qual se liga a RNA polimerase para iniciar a transcrição dos genes estruturais.
O sítio operador lac ao qual se liga o repressor lac. Ele está situado entre o promotor e o gene Z, perto do ponto no qual começa a transcrição.
O repressor liga-se ao sítio no DNA perto dos genes que está controlando, e não a outros sítios a outros sítios distribuídos por todo o cromossomo. Ligando-se ao operador, o repressor impede a transcrição pela RNA polimerase que se ligou ao sítio promotor adjacente, assim o operon é desligado.
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Na ausência da lactose o repressor liga-se ao sítio no DNA,ligando se ao operador, o repressor impede a transcrição pela RNA polimerase que se ligou ao sítio promotor.
Quando a lactose se liga à proteína repressora, a proteína sofre uma transição alostérica, uma mudança de forma. Essa leve alteração na forma, por sua vez, altera o sítio de ligação na forma, por sua vez, altera o sítio de ligação ao DNA, de modo que o repressor não tem mais alta afinidade pelo operador.Assim em resposta a lactose,o repressor sai do DNA:o óperon lac é ligado.
Resumindo: Na ausência de um indutor, o repressor lac liga-se ao sítio operador lac e impede a transcrição do óperon lac, bloqueando o movimento da RNA polimerase. Em contraste, quando um indutor está presente, ele se liga ao sítio alostérico de cada sununidade repressora lac, inativando assim o sítio que se liga ao operador.
Quando a lactose está presente no ambiente de uma célula bacteriana, ela produz as enzimas necessárias para metabolizá-la. Porém na ausência de lactose, os recursos não são gastos.
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Como a célula consegue captar mais energia da quebra da glicose que da quebra de outros açúcares, é mais eficiente para a célula metabolizar glicose que lactose. Assim desenvolveram-se os mecanismos que impedem que a célula produza as enzimas para o metabolismo
de lactose quando houver lactose e glicose.
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