Controle da expressão gênica em procariotos

Prévia do material em texto

Controle da expressão gênica em procariotos 
o Síntese de RNA e proteínas são acoplados: 
assim que o mRNA é transcrito já é traduzido 
em proteína pelos ribossomos 
o A expressão gênica depende das condições 
nutricionais e físicas do meio externo 
Níveis de regulação da expressão genica 
Em todos os processos que ocorrem na célula 
existem mecanismos capazes de controlar o 
funcionamento deles 
Transcrição – Tradução – Proteínas 
Regulação da transcrição 
o A maior regulação ocorre na etapa inicial: 
reconhecimento do promotor e RNA-
polimerase 
Fator sigma: em E..Coli recruta a RNA-polimerase 
para a maioria dos promotores 
→ Existem vários fatores sigma 
Fatores de transcrição: se ligam ao DNA e ao 
promotor fazendo a regulação do complexo de 
iniciação 
→ Redes de regulação 
Repressão: impede a ligação da RNA-polimerase 
Ativação: sítio a montante que e permite a ligação da 
RNA-polimerase 
Operon: unidade que possibilita a expressão de um 
ou mais genes 
Elementos de um operon: 
1. Promotor: sítio de ligação para a RNA 
polimerase 
2. Regiões controladoras: onde as proteínas 
reguladoras se ligam 
3. Genes estruturais: codificam as diferentes 
cadeias polipeptídicas 
 
RNA policistrônico: A transcrição de um operon 
resulta em um único mRNA que contem as regiões 
codificadoras das diversas cadeias polipeptídicas 
 
 
Operon Lac 
Expresso somente na presença de lactose e ausência 
de glicose 
• Efeito da presença da glicose 
Glicose é preferencialmente usada mesmo na 
presença de lactose → operon Lac não é induzido 
(impede a transcrição) 
Repressor lac: detector de lactose (alollactose). 
CAP: detector de glicose. Ativa a transcrição em 
baixos níveis de glicose 
cAMP: participa junto na ativação de alguns genes. 
 Glicose cAMP 
 
Quando ocorre a expressão do operon? 
• Indisponibilidade de glicose: cAMP + CAP = 
ligação a sequência alvo do DNA 
• Disponibilidade de lactose: repressor lac se 
desliga do operador ao se ligar com a lactose 
e permite a transcrição do gene 
Operon Trp 
Em condições normais E.Coli não realiza a síntese de 
seus aminoácidos → obtém diretamente do meio 
Genes estruturais só são codificados pelo Operon trp 
quando o triptofano não está disponível para célula 
→ Regulação negativa 
Ativo: baixos níveis de triptofano 
Inativo: altos níveis de triptofano 
Repressor trp: bloqueia a transcrição ao se ligar com 
o triptofano 
 
 
Atenuação: mecanismo para redução da expressão 
do operon quando os níveis de triptofano estão altos 
pelo bloqueio da terminação 
Sequência líder 
• 4 sítios que apresentam 
complementariedade de sequencias e 
podem formar alças 
Grampo 3-4: altos níveis de triptofano; atenuação: 
terminação de transcrição; sem transcrição do 
operon 
Grampo 2-3: baixos níveis de triptofano; não ocorre 
a atenuação; transcrição do operon 
 
 
Controle da expressão gênica em nível pós 
transcricional 
• Regulação da estabilidade do RNA 
mensageiro 
Degradação de mRNA envolve a participação de 
ribonucleases 
• Endoribonuclease RNase E 
• Exonucleases 
OBS: O tempo de vida dos mRNA depende da 
estabilidade 
Fatores que influenciam na degradação do mRNA: 
eficiência da tradução; sequencia do RNA e sua 
estrutura secundária; interação com proteínas; 
localização subcelular 
 
Degradossomo do RNA: estrutura com enzimas 
capazes de degradar o mRNA 
E.coli: 
RNase E: degradação → clivagem endonucleolítica 
PNPase: degradação → clivagem exonucleolítica 
RNA helicase B: rompimento das bases pareadas 
permitindo a clivagem 
Enolase: age possivelmente como um sinalizador 
metabólico 
Regulação por pequenos RNAs (sRNAs) 
Bactérias Gram negativas: sRNA quando se liga a 
proteína Hfq pode se ligar ao sítio de ligação do 
ribossomo (RBS) impedindo a tradução do mRNA 
O sRNA também pode se ligar em sequencias que 
recrutam RNase E e possibilitam a degradação do 
mRNA 
Controle por riboswitches 
Riboswitches: Sequencias que residem nos 
transcritos localizados na região 5’ não traduzina 
(5ÚTRs) dos genes que eles controlam 
• Regulam a expressão na terminação da 
transcrição ou na tradução pela mudança na 
sua estrutura secundária 
Estrutura: 
 Aptâmero Plataforma de expressão 
Aptâmero ao se ligar a uma molécula ligante sofre 
uma mudança conformacional que causa a alteração 
na estrutura secundária da plataforma de expressão 
 
Terminação da transcrição ou inibição da tradução 
Regulação da expressão dos operons de genes 
que codificam proteínas ribossômicas 
Mecanismos autógenos: proteína ribossômica liga-
se ao próprio transcrito de RNA, inibindo sua 
transcrição ou tradução 
Regulação da expressão gênica em archeas 
Fatores de transcrição Domínio N terminal de ligação 
ao DNA e dominío C-terminal sensor 
→ Interação dos sítios do DNA flanqueando ou 
sobrepondo os promotores 
→ Semelhante a bactérias