06 Generalidades e Regulação Gênica em Procariotos

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Bases Moleculares da Regulação Gênica
Aula: Generalidades
Centro de Ciências Exatas e Natureza
Departamento de Biologia Molecular
Disciplina: Genética
Eleonidas Moura Lima
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Generalidades
Sumário
 Organização do genoma procariótico
 Elementos de ação cis
 Elementos de ação trans
 Controle genético positivo
 Controle genético negativo
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Sumário
	Organização do genoma procariótico
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Organização do genoma procariótico
Sumário
Existência de Operon
Ausência de introns
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Elementos de ação cis
O que são elementos de ação cis?
São sequências de DNA envolvidas na regulação da expressão gênicas.
 Promotor
Elemento de Resposta ou Elementos Proximais ao Promotor
Acentuadores
 Silenciadores ou Insuladores
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Elementos de ação trans
O que são elementos de ação trans?
São produto gênicos que possuem domínios de reconhecimento de sequência de ação cis (DNA) e domínio de interação proteína-proteína e estão envolvidos nos diferentes tipos de controle da expressão gênica.
Ativadores
Repressores
Co-ativadores
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Elementos de ação trans
Hélice-alça-hélice
Zinc finger
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Elementos de ação trans
Hélice-volta-hélice
Zíper de leucina
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Controle genético positivo
O controle positivo representação ativação da expressão gênicas através de interação combinatória entre ativadores, co-ativadores e elementos de ação cis (elementos proximais ao promotor e acentuadores).
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Controle genético negativo
O controle negativo é inativação da expressão gênicas através de interação combinatória entre repressores, ativadores, co-ativadores e elementos de ação cis (silenciadores)
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Controle genético positivo e negativo
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Bases Moleculares da Regulação Gênica
Aula: Regulação da expressão gênica em Procarioto
Centro de Ciências Exatas e Natureza
Departamento de Biologia Molecular
Disciplina: Genética
Eleonidas Moura Lima
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Sumário
 Níveis de regulação da expressão gênica em procariotos
Tipos de controle da expressão
 O modelo Operon
 O operon lac
 O operon triptofano (trip)
Atenuação da transcrição
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RNA
proteína
DNA
Função biológica
Transcrição
Tradução
Expressão gênica em eucariotos pode ser regulada em vários níveis:
Nível transcricional
Níveis de regulação da expressão gênica em procariotos
Nível pós-transcricional
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Estrutura da região promotora em E. coli
Vários promotores em E. coli
Sequências consenso
-35 : TTGACA (reconhecida pela subunidade )
-10 : TATAAT – rica em AT, ,mais fácil de abrir
1a base (+1) : geralmente uma purina (A, G)
 Estão separadas entre si por cerca de 15-20 nucleotídios 
 Posição dá orientação ao promotor  direciona RNA pol
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Regulação da expressão gênica ao nível transcricional
Os vários mecanismos regulatórios caem em duas categorias :
 Liga/desliga a expressão gênica em resposta a alterações ambientais – mais importantes em procariotos
 Circuitos pré-programados ou cascatas de expressão gênica :
evento
Genes A, B, C
Genes D, E, F
transcrição
Assim por diante...
transcrição
transcrição
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Tipos de expressão : a expressão dos genes pode ser
1) Constitutiva : o produto dos genes constitutivos (housekeeping) é sempre necessário
Ex.: RNAt, RNAr, subunidades da RNA polimerase
2) Regulada : o produto do gene é necessário sob certas condições ambientais. Pode ser :
 Indutiva : uma molécula induz a expressão do gene (indutora)
 Reprimível : uma molécula reprime a expressão do gene (co-repressora)
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Expressão Reprimível
Expressão Indutiva 
lactose
Atividade das enzimas envolvidas na utilização da lactose
Atividade das enzimas envolvidas na biossíntese do triptofano
triptofano
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Tipos de controle da expressão : o controle pode ser negativo ou positivo 
O controle da expressão é feito por uma proteína reguladora, que é produto de um gene regulador
Controle negativo
Proteína reguladora desliga a expressão do gene
Controle positivo
Proteína reguladora liga a expressão do gene
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Onde a proteína reguladora se liga ?
RBS (regulator binding site) : sítio de ligação da proteína reguladora
promotor
RBS
Gene (s) c/ expressão regulada
Age em cis
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Região Promotora
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Resumindo : participam do controle da expressão
 Indutor : molécula que induz a expressão de genes
 Co-repressora : molécula que reprime a expressão de genes
 Ativadores : produto de gene regulador que liga a expressão de um gene
 Repressores : produto de um gene regulador que desliga a expressão de um gene
 RBS : sítio adjacente ao promotor, ao qual o ativador ou o repressor se liga
ambiente
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Controle negativo e indutivo
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Controle negativo e reprimível
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Controle positivo e indutivo 
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Controle positivo e reprimível 
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O modelo Operon
Jacob e Monod (1961)
Gene repressor
operador
Gene(s) estruturais
promotor
RNA pol
Molécula repressora
Operon : promotor + operador + genes estruturais
(RBS)
Propuseram o modelo do operon para explicar a regulação dos genes responsáveis pelo metabolismo da lactose
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O operon lactose (lac)
Principal fonte de energia da bactéria : glicose
Na ausência de glicose, a bactéria pode usar a lactose
As enzimas responsáveis pelo metabolismo da lactose só são produzidas em grande quantidade neste caso (uma qtde basal sempre é feita)
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O operon lac
Repressor 
Gene regulador
operon
Produtos gênicos
-galactosidase
-galactosídio permease
-galactosídio transacetilase
Quebra lactose em galactose + glicose
Bombeia lactose para dentro da célula
?
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Operon Lac : controle negativo e indutivo
Indutor
(lactose)
Complexo indutor/repressor
Proteína repressora
Repressor liga-se ao operador (O) e impede a transcrição de Z, Y e A 
O repressor não consegue se ligar ao O – ocorre a transcrição de Z, Y e A
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O operon triptofano (trip)
Controla a expressão dos genes que participam da síntese do aminoácido triptofano
 P
O
 trp L
 trp E
 trp D
 trp C
 trp B
 trp A
promotor
a




Antranilato sintetase
Indol glicerolfosfato sintetase
Triptofano sintetase
Ácido corísmico
Ácido antranílico
PRA
CDRP
InGP
triptofano
Sequência líder
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Operon triptofano (trip) : controle negativo e reprimível
Presença de triptofano : inibição da transcrição de genes que sintetizam triptofano
Genes não são transcritos
Presença do triptofano inibe o operon em até 70 vezes
Se o repressor estiver mutado (não funcional), ainda assim o triptofano inibe o operon em cerca de 10 vezes – outro mecanismo reduz a expressão do operon
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Todos os genes do operon são transcritos
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Estrutura do RNAm da sequência líder
É importante lembrar que em procariotos a transcrição e a tradução são simultâneas
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Região 1 com a 2
Região 3 com a 4
Região 2 com a 3
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Sequência de Shine-Dalgarno : Seqüência no terminal 5’ do RNAm (a ~ 10 nts do ponto de início da tradução)
É reconhecida pela subunidade menor (RNAr 16S) como sendo o sítio de iniciação da molécula de RNAm
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Sequência Shine-Dalgarno
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Pós-transtricional
RNA anti-senso
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Bases Moleculares da Regulação Gênica
Aula: Regulação da expressão gênica em Procarioto
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Disciplina: Genética
Eleonidas Moura Lima
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