GENETICA 1 - Regulação GÊnica

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GENÉTICA . REGULAÇÃO GÊNICA. 
REGULAÇÃO DA EXPRESSÃO GÊNICA EM PROCARIOTOS
Níveis nos quais a expressão gênica pode ser regulada:
1. Transcrição: DNA – RNA transcrito
Para eficiência celular, a expressão gênica é, com frequência regulada no início no processo de produção de proteína
2. Processamento do RNA: RNA transcrito – mRNA
3. Tradução: mRNA – Proteína
4. Pós traducional: Função desempenhada pela proteína
Procarioto: Contém DNA circular
Nas bactérias, a regulação gênica mantém a flexibilidade interna, ligando e desligando os genes em resposta às mudanças ambientais. Nos organismos multicelulares, a regulação gênica produz a diferenciação celular.
TIPOS DE EXPRESSÃO GÊNICA:
Genes constitutivos: Genes que são constantemente expressos, genes de manutenção.
Genes induzíveis: Genes que são ativados em resposta a uma substância no meio ambiente (Lactose, galactose)
Genes repressíveis: Genes cuja expressão foi desativada. Não é total! Volta a níveis basais (triptofano)
ÓPERON
Óperon: Grupo de genes que compartilham o mesmo promotor e são transcritos como uma unidade, produzindo um único mRNA que codifica várias proteínas.
Genes estruturais são transcritos em um único mRNA, que é traduzido para produzir as enzimas A, B e C. Essas enzimas executam várias reações bioquímicas que convertem a molécula X precursora no produto Y. A transcrição dos genes estruturais a, b e c está sob controle de um promotor, que se encontra upstream do primeiro gene estrutural. A RNA polimerase se liga ao promotor e então se move downstream, transcrevendo os genes estruturais.
Um gene regulador ajuda a controlar a transcrição dos genes estruturais do Óperon. Embora afete a função do Óperon, esse gene não é considerado parte do Óperon. O gene regulador tem seu próprio promotor e é transcrito em um mRNA curto, que é traduzido em uma pequena proteína. Essa proteína reguladora consegue se ligar a uma região do Óperon chamada operador, e define se pode ocorrer a transcrição. 
CONTROLE POSITIVO E NEGATIVO DA EXPRESSÃO GÊNICA:
Mecanismos de controle negativo: A regulação gênica ocorre a menos que seja impedida por alguma forma de molécula reguladora
Mecanismos de controle positivo: A transcrição só ocorre se uma molécula reguladora estimular diretamente à produção de RNA
Óperons induzíveis: Óperons que a transcrição está normalmente desligada (Não ocorre) – Algo precisa ocorrer para induzir a transcrição.
Óperons reprimíveis: Óperons que a transcrição está normalmente ligada e algo deve acontecer para reprimir a transcrição.
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Óperons induzíveis negativos: O gene regulador codifica um repressor ativo que se liga com facilidade ao operador. Como o sítio do operador se sobrepõe ao sítio do promotor, a ligação dessa proteína ao operador bloqueia fisicamente a ligação da RNA polimerase ao promotor e impede a transcrição. Para que a transcrição ocorra, algo deve intervir para impedir a ligação do repressor no sítio do operador.
A transcrição é ligada quando uma pequena molécula, um indutor, liga-se ao repressor. As proteínas reguladoras têm frequentemente dois sítios de ligação: Um que se liga ao DNA e outro que se liga a uma pequena molécula como um indutor. A ligação do indutor altera o formato do repressor, evitando que ele se ligue ao DNA. As proteínas desse tipo, que alteram o formato ao se ligar a outra molécula, são chamadas de proteínas alostéricas. 
Quando o indutor está ausente, o repressor se liga ao operador e os genes estruturais não são transcritos e as enzimas não são sintetizadas. Esse mecanismo é adaptável: Como o percurso não está disponível, a síntese de enzimas seria um desperdício quando elas não têm um substrato para metabolizar. À medida que o precursor se torna disponível, alguns se ligam ao repressor, deixando o repressor inativo e incapaz de se ligar ao sítio do operador. A RNA polimerase pode se liga ao promotor e transcrever os genes estruturais.
Então, um Óperon com controle induzível negativo regula a síntese das enzimas de forma econômica: As enzimas são sintetizadas apenas quando seu substrato está disponível. Os óperons induzíveis controlas as proteínas que executam processos de degradação. 
Óperons reprimíveis negativos: A transcrição ocorre normalmente e tem de se desligada, ou reprimida. A proteína reguladora é uma proteína repressora, mas é sintetizada em uma forma inativa que não pode ser ligada por si só ao operador. Como nenhum repressor se liga ao operador, a RNA polimerase se liga com facilidade ao promotor e ocorre a transcrição dos genes estruturais.
Uma pequena molécula chamada de correpressor liga-se ao repressor e o torna capaz de se ligar ao operador. Com o Óperon reprimido, as enzimas não são sintetizadas e não é mais produzir nenhum produto. Como os óperons induzíveis, os óperons reprimíveis são econômicos: As enzimas são sintetizadas apenas se forem necessárias.
Os óperons reprimíveis controlam as proteínas responsáveis pela biossíntese das moléculas necessárias na célula, como os aminoácidos. Para esses tipos de óperons, o controle reprimível faz sentido porque a célula precisa do produto produzido pela proteína. Assim, esses óperons são normalmente ligados e são desligados quando há quantidades adequadas do produto já existente. 
Controle positivo: Com o controle positivo, uma proteína reguladora é um ativador – Ela se liga ao DNA e estimula a transcrição. O controle positivo pode ser induzível ou reprimível.
Óperon induzível positivo: A transcrição está desligada porque a proteína reguladora (uma ativadora) é produzida na forma inativa. A transcrição ocorre quando um indutor se liga à proteína reguladora, liberando o regulador ativo. O indutor será precursor da reação controlada pelo óperon de modo que as enzimas necessárias seriam sintetizadas apenas quando houvesse substrato para a sua reação. 
Óperon reprimível positivo: A proteína reguladora é produzida em uma forma que se liga com facilidade ao DNA, o que significa que a transcrição ocorre normalmente e tem de ser reprimida. A transcrição é inibida quando um substrato se fixa ao ativador e o deixa incapaz de se liga ao DNA de modo que a transcrição não é mais estimulada. Aqui, o produto da reação controlada pelo óperon seria logicamente a substância reprimida, porque ela seria econômica para a célula para evitar a transcrição dos genes que possibilitam a síntese do produto quando já existe produto. 
ÓPERON lac de E. coli
Metabolismo da lactose: A lactose é um importante carboidrato encontrado no leite – Ela pode ser metabolizada pela bactéria E. coli, encontrada no intestino dos mamíferos. A lactose não se difunde com facilidade pela membrana celular da E.coli e deve ser transportada atividade para a célula por meio da proteína permeasse. Para utilizar a lactose como fonte de energia, a E. coli deve quebra-la em glicose e galactose, uma reação catalisada pela enzima B-galactosidase. Essa enzima também converte a lactose em alolactose, um composto que participa da regulação do metabolismo desse açúcar. Uma terceira enzima, tiogalactosídio transacetilase, também é produzida pelo óperon lac, mas sua função no metabolismo da lactose não está clara ainda. 
Regulação do óperon lac
Óperon lac é um exemplo de óperon induzível negativo. A alolactose é responsável pela indução. A repressão nunca desliga completamente a transcrição do óperon lac. Mesmo com o repressor ativo ligado ao operador, existe um nível reduzido de transcrição e são sintetizadas algumas moléculas de B-galactosidase, permease e transacetilase. Quando a lactose aparece no meio, a permease existente transporta um pouco de lactose para a célula. As poucas moléculas de B-galactosidase encontradas convertem partem da lactose em alolactose, que induz a transcrição. 
REPRESSÃO CATABÓLICA
Quando a glicose está disponível, os genes que participam do metabolismo dos outros açúcares são reprimidos. A repressão catabólica surge a partir do controle positivo em resposta à glicose. O controle positivo é obtidopor meio da ligação de uma proteína dimérica chamada proteína catabólica ativadora (CAB). A RNA polimerase não se liga de forma eficiente a muitos promotores, a menos que a CAP esteja ligada primeiro no DNA. Antes que a CAP possa se ligar ao DNA, ela deve formar um complexo com um nucleotídeo modificado chamado cAMP. Na E. coli, a concentração de cAMP é regulada de modo que sua concentração é inversamente proporcional ao nível de glicose disponível. Uma alta concentração de glicose dentro da célula reduz tanto a quantidade de cAMP que o complexo cAMP-CAP fica disponível para se ligar ao DNA. Consequentemente, a RNA polimerase tem pouca afinidade com o promotor lac, e ocorre pouca transcrição deste óperon. Baixas concentração ocorre o inverso e a transcrição dos genes lac aumentam em aprox. 50 vezes.
Óperon trp de E. coli
O óperon do tripofano (trp) é um exemplo de óperon reprimível negativo. 
E
ACENTUADORES BACTERIANOS
Os acentuadores têm sítios de ligação para proteínas que aumentam a taxa de transcrição a partir dos promotores que estão distante do gene. Isto é possível ao fazer com que o DNA entre o promotor e acentuador crie uma alça, de modo que o fator de transcrição no acentuador interaja indiretamente com o RNA polimerase no promotor. Os acentuadores também são independente de posição, o que significa que eles podem ser deslocados sem afetar sua capacidade de potencializar a transcrição.
Grampo 3-4: Muito trp
Grampo 2-3: Baixo trp