Resumo sobre Operon lac

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Pontos Principais: 
• O operon lac da E. coli contém genes envolvidos no metabolismo da 
lactose. Ele é expresso somente quando a lactose está presente e a 
glicose ausente. 
• Dois reguladores "ligam" e "desligam" o operon em resposta aos níveis 
de lactose e glicose: o repressor lac e a proteína ativadora de catabólito 
(CAP). 
• O repressor lac atua como um detector de lactose. Ele normalmente 
bloqueia a transcrição do operon, mas para de atuar como repressor 
quando a lactose está presente. O repressor lac detecta a lactose 
indiretamente, através do isômero alolactose. 
• A proteína ativadora de catabólito (CAP) atua como um detector de 
glicose. Ela ativa a transcrição do operon, mas somente quando os 
níveis de glicose estão baixos. A CAP detecta a glicose indiretamente, 
através da molécula "com fome de sinalizar" AMPc (AMP cíclico). 
 
A lactose pode ser uma excelente refeição para bactérias E. coli. No 
entanto, elas somente vão devorar a lactose quando outros açúcares 
melhores – como a glicose – não estiverem disponíveis. O operon lac é 
um operon, ou grupo de genes com um único promotor (transcrito na 
forma de um único RNAm). Os genes do operon codificam proteínas 
que permitem que as bactérias utilizem a lactose como fonte de energia. 
 
Bactérias E. coli podem quebrar a lactose, mas esse não é o 
combustível favorito delas. No entanto, se a lactose for o único açúcar 
disponível, as E. coli seguem em frente e a utilizam como fonte de 
energia. Para utilizar a lactose, a bactéria precisa expressar o operon 
lac, o qual codifica as enzimas-chave para a absorção e metabolismo 
da lactose. De maneira a ser mais eficiente possível, as E. coli devem 
expressar o operon lac somente se duas condições forem atendidas: 
• A lactose está disponível, e 
• A glicose não está disponível 
Duas proteínas reguladoras estão envolvidas: 
• Uma, o repressor lac atua como um sensor de lactose. 
• A outra, a proteína ativadora de catabólito (CAP), atua como um sensor 
de glicose. 
Essa proteínas se ligam ao DNA do operon lac e regulam sua 
transcrição com base no níveis de lactose e glicose. 
• O promotor é o sítio de ligação da RNA polimerase, a enzima que 
realiza a transcrição. 
• O operador é um sítio de regulação negativa ao qual se liga a 
proteína repressora lac. O operador se sobrepõe ao promotor, e 
quando o repressor lac está ligado, a RNA polimerase não 
consegue se ligar ao promotor e dar início à transcrição. 
• O sítio de ligação CAP é um sítio de regulação positiva no qual 
se liga a proteína ativadora de catabólitos (CAP). Quando a CAP 
está ligada a esse sítio, ela favorece a transcrição ajudando a 
RNA polimerase a se ligar ao promotor. 
 
Afinal, quando o operon lac realmente é ativado? 
• A glicose deve estar indisponível: quando a glicose está indisponível, o 
AMPc se liga a CAP, tornando-a capaz de se ligar ao DNA. A CAP 
ligada auxilia a RNA polimerase a ligar-se ao promotor do operon lac. 
• A lactose deve estar disponível: se a lactose está disponível, o 
repressor lac vai se soltar do operador (pela ligação da alolactose). Isso 
permite que a RNA polimerase percorra o DNA e transcreva o operon. 
Estes dois eventos combinados – a ligação do ativador e a liberação do 
repressor – permite que a RNA polimerase se ligue fortemente ao 
promotor, abrindo um caminho livre para a transcrição. Isso leva a 
intensa transcrição do operon lac e a produção das enzimas 
necessárias à utilização da lactose. 
Resumindo 
• Glicose presente, lactose ausente: Não ocorre transcrição do operon 
lac. Isso porque o repressor lac permanece ligado ao operador, 
impedindo a transcrição pela RNA polimerase. Além disso, os níveis de 
AMPc estão baixos em função dos níveis altos de glicose, portanto a 
CAP está inativa e não é capaz de se ligar ao DNA. 
• Glicose presente, lactose ausente: Não ocorre transcrição do operon 
lac. Isso porque o repressor lac permanece ligado ao operador, 
impedindo a transcrição pela RNA polimerase. Além disso, os níveis de 
AMPc estão em baixos em função dos níveis altos de glicose, portanto a 
CAP está inativa e não é capaz de se ligar ao DNA. 
• Glicose presente, lactose presente: ocorre um nível baixo de 
transcrição do operon lac. O repressor lac é liberado do operador 
porque o indutor (alolactose) está presente. No entanto, os níveis de 
AMPc estão baixos, pois há glicose presente. Logo, a CAP se mantém 
inativa e não é capaz de se ligar ao DNA, portanto a transcrição 
acontece em um nível baixo, fraco. 
• Glicose presente, lactose presente: ocorre nível baixo de transcrição 
do operon lac. O repressor lacé liberado do operador porque o indutor 
(alolactose) está presente. No entanto, os níveis de AMPc estão baixos, 
pois há glicose presente. Logo, a CAP se mantém inativa e não é capaz 
de se ligar ao DNA, portanto a transcrição acontece em um nível baixo, 
fraco. 
• Glicose ausente, lactose ausente: Não ocorre transcrição do 
operon lac. Os níveis de AMPc estão altos, pois a glicose está 
ausente. No entanto, o repressor lac também estará ligado ao 
operador (em razão da ausência de alolactose), atuando como 
uma barreira à RNA polimerase e impedindo a transcrição. 
• Glicose ausente, lactose ausente: Não ocorre transcrição do operon 
lac. Os níveis de AMPc estão altos, pois a glicose está ausente. No 
entanto, o repressor lactambém estará ligado ao operador (em razão da 
ausência de alolactose), atuando como uma barreira à RNA polimerase 
e impedindo a transcrição. 
• Glicose ausente, lactose presente: Ocorre intensa transcrição do 
operon lac. O repressor lac se solta do operador, pois o indutor está 
presente (allolactose). Os níveis de AMPc estão altos, já que não há 
glicose. Portanto, a CAP está ativa e se liga ao DNA. A CAP auxilia a 
RNA polimerase a se ligar ao promotor, permitindo altos níveis de 
transcrição. 
 
	Pontos Principais:
	Afinal, quando o operon lac realmente é ativado?
	Resumindo