Regulação da expressão gênica em procariotos

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Regulação da expressão 
gênica em procariotos 
Genoma dos procariotos 
O genomas desses seres é um DNA dupla fita 
e circular, sendo um cromossomo único (genoma 
haplóide) e qualquer mutação será expressa. 
Além disso, o genoma é menor que o dos 
eucariotos e praticamente todo o genoma é codificante 
ou tem função reguladora, bem como o genoma é 
compactado (sobreposição de genes - uma sequência 
codifica 2 proteínas diferentes). 
Ademais, o genoma procarioto tem uma 
quantidade quase nula de íntrons, o qual o tamanho do 
gene = tamanho da proteína (a sequência de nt/3 = 
sequência de aa). 
Por fim, as bactérias apresentam unidades 
genéticas acessórias que ficam de fora do DNA, como 
os plasmídeos, capazes de mediar sua própria 
transferência para outras bactérias. Os plasmídeos são 
elementos genéticos extra cromossômicos com 
capacidade de auto replicação, DNA dupla fita 
circular de 1-1000 kb. Como função, ele apresenta 
genes de virulência, bactericidas, resistência a 
antibióticos e para conjugação. 
 
Operons 
O genoma bacteriano apresenta operons, que 
são unidades transcricionais, ou seja, genes em 
posições adjacentes que compartilham o mesmo 
promotor e são transcritos como unidade (criação do 
mRNA policistrônico a qual será traduzido); os 
produtos dessa unidade apresentam funções 
relacionadas e compõem a mesma via metabólica. 
 
Para o processo de transcrição de operons, 
pode-se apresentar dois tipos de genes: 
● Genes estruturais: também chamados de 
constitutivos, transcrevem proteínas e RNAs 
que dão sustentação ao que a célula precisa, 
eles são expressos constantemente. 
● Genes regulatórios: genes que regulam a 
expressão dos genes estruturais. 
 
OBS! ​O gene regulatório dos procariotos fica bem 
perto do seu gene estrutural e, em algumas situações, 
no mesmo operon. 
OBS! ​Exemplo: a regulação da E. coli para que ela 
faça respiração aeróbia ou fermentação é por meio da 
expressão de genes regulados. 
 
Sendo assim, esses operons tem certas regiões: 
1. Gene regulador (não fica distante do óperon): 
codifica proteínas reguladoras, que controlam 
a expressão dos genes estruturais de um 
óperon; 
a. Proteína Reguladora Ativadora: 
estimula a transcrição (proteína 
positiva) 
b. Proteína Reguladora Repressora: inibe 
a transcrição (proteína negativa) 
2. Promotor: sítio de ligação da RNA polimerase 
3. Indutor: agente ambiental que desencadeia a 
transcrição do operon 
4. Operador: sítio de ligação da proteína 
ativadora/repressora, que permite/impede a 
ligação da RNA polimerase ao promotor 
5. Genes estruturais: genes codificantes 
 
Logo, esse controle pela proteína reguladora 
pode ser de dois tipos: 
● Controle negativo: prot. reguladora é 
repressora, ligando-se ao DNA e inibindo a 
transcrição. 
● Controle positivo: prot. reguladora é uma 
ativadora, estimulando a transcrição. 
 
Ademais, os operons podem ser classificados 
de dois tipos: 
● Operons induzíveis: transcrição normalmente 
está desligada e algo precisa acontecer para 
induzir (ligar) a transcrição; 
● Operons reprimíveis: a transcrição está 
normalmente ligada e algo deve acontecer 
para reprimir (desligar) a transcrição. 
Óperon induzível negativo​(pois a prot. 
quando se liga ao operador inibe a transcrição) 
 
 
 
Óperon reprimível​(normalmente ligada) 
negativo​(quando a prot. reguladora se liga ao operon 
inibe a transcrição). 
 
 
 
Óperon induzível positivo 
 
Óperon reprimível positivo 
 
OBS! ​Essa regulação de genes serve para economia 
de energia, a fim de evitar que a célula produza 
substâncias desnecessárias. 
 
 
Óperon lac 
É um óperon induzível negativo relacionado 
ao metabolismo da lactose na bactéria E. coli; o qual, 
quando a bactéria tem disponibilidade de lactose no 
meio, ela ativa esse óperon para a sua metabolização 
em glicose + galactose. 
O óperon lac tem 3 principais genes 
estruturais: 
● LacZ: produz a permease, que transporta 
lactose para o interior da célula 
● LacY: produz a beta-galactosidase, a qual 
cliva a lactose em glicose e galactose 
● LacA: produz a transacetilase, não há 
comprovação do seu efeito (talvez retire os 
metabólitos desse processo) 
 
OBS! ​Nas imagens é perceptível que a lactose entra 
na célula (mesmo sem a transcrição da permease) e 
serve como indutor da proteína reguladora para 
inativá-la; Então, vale ressaltar que mesmo com a 
proteína repressora ativada, ocorre ainda uma pequena 
transcrição do Óperon lac, possibilitando a entrada da 
lactose e a sua conversão em alolactase para a 
inativação da proteína reguladora. 
 
Além disso, é necessário uma outro processo 
para ativar a expressão do óperon lac, que é por meio 
da ligação da enzima CAP (Proteína Catabólica 
Ativadora), junto com o cAMP, a outro sítio do 
óperon lac em situações de níveis muito baixos de 
glicose. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Já quando a glicose aumenta de concentração, 
há menor [cAMP] e menos chances dele se ligar ao 
CAP. Essa inativação do metabolismo de outros 
açúcares é chamado de repressão catabólica 
Sendo assim, o resumo da expressão do 
Óperon lac está resumido a seguir: