Regulação dos Operons lac e trp

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Tarefa Operon
Aluno: Kléverson krauss
Operon lac
O operon lac é um operon, ou grupo de genes (lacZ, lacY,e lacA) 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. São ativados pelas E. coli, e tem o objetivo de quebrar lactose para gerar energia a partir da glicose. No entanto se houver glicose circulante as bactérias tem mais afinidade pelo fato utilizar menos de etapas para conseguir energia.
Para obter energia através da lactose, as bactérias precisam expressar o operon lac para codificar enzimas, absorver e metabolizar a lactose. Porem para sua eficiência as bactérias só expressam o operon lac em condições que a lactose esteja disponível e glicose não. 
A regulagem da transcrição do operon lac é definida pelo repressor lac e a proteína ativadora de catabólito (CAP). Essas proteínas se ligam ao DNA do operon lac e regulam sua transcrição com base nos níveis de lactose e glicose.
O repressor lac irá inibir a transcrição do operon lac atrvés da ligação com o operador. Quando ligado, o repressor lac impede que a RNA polimerase faça a transcrição do operon. 
No caso de não ter lactose disponivel, o repressor lac se liga ao operador, evitando a transcrição pela RNA polimerase. No entanto, quando a lactose está presente, o repressor lac perde sua capacidade de se ligar ao DNA. Ele se desliga do operador, abrindo o caminho para a RNA polimerase fazer a transcrição do operon. 
A mudança no repressor lac é causada pela pequena molécula alolactose (indutor de um gene ou operon). Quando a lactose está disponível, algumas de suas moléculas serão convertidas em alolactose dentro da célula. A alolactose se liga ao repressor lac alterando-lhe a conformação para que não possa mais ficar ligado ao DNA.
A CAP é regulada pelas moléculas chamada AMP cíclico produzido pela E.coli, podendo não estar ativada algumas das vezes. Quando ativada a CAP se liga à região do DNA que precede o promotor do operon lac e auxilia na ligação da RNA polimerase ao promotor, conduzindo altos níveis de transcrição.
O operon lac será expresso em altos níveis e ativados somente se duas condições forem atendidas, quando a glicose e a lactose estiverem disponíveis.
A CAP ligada auxilia a RNA polimerase a ligar-se ao promotor do operon lac. Isso permite que a RNA polimerase percorra o DNA e transcreva o operon. Isso leva a intensa transcrição do operon lac e a produção das enzimas necessárias à utilização da lactose.
Operon trp
Para a sobrevivência das bactérias ou organismo é preciso de alimentos para sobreviver. As E. coli é uma bactéria presente em nosso intestino e necessitam do triptofano para formar proteínas, sendo esses disponíveis ou não. A E. coli pode usar enzimas codificadas e produzir o triptofano. Os genes responsáveis pela codificação são de cinco tipos e se agrupam formando o operon trp.
Se houver triptofano presente no meio as bactérias E. coli não precisam sintetizá-lo, e a transcrição dos genes do operon trp fica "inativa". Por outro lado, quando a disponibilidade de triptofano é baixa, o operon é "ativado", os genes juntamente com um promotor e um operador são transcritos e as enzimas biossintéticas são produzidas, e mais triptofano é formado.
O operador é um segmento de DNA, chamado de repressor trp. Quando ligado ao DNA, ele se liga e bloqueia a transcrição somente quando o triptofano está presente e impede que o operon seja transcrito. 
Porem quando há pouco triptofano na célula, o repressor trp fica inativo pelo fato de não se ligar ao DNA não ocorre o bloqueio da transcrição, permitindo que o operon trp seja transcrito pela RNA polimerase.
Outra forma de regulação do operon trp é a atenuação. Sendo um mecanismo de redução da expressão do operon trp, quando os níveis de triptofano estão altos, impedindo o termino da transcrição.
Com altos níveis de triptofano, a atenuação faz com que a RNA polimerase pare prematuramente a transcrição do operon trp. Apenas um curto RNAm é fabricado, um que não codifica enzimas da biossíntese do triptofano. A atenuação funciona através de um mecanismo de tradução de um RNAm que ainda está em processo de transcrição.