REGULAÇÃO DA EXPRESSÃO GÊNICA
EM PROCARIOTOS
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Porque Regular?????
E. coli tem cerca de 4.200 genes, porém em um dado momento
a bactéria não necessita mais do que 1.000 proteínas.
Imaginem o custo se todas essas proteína
fossem produzidas ao mesmo tempo!
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Quem, Quando e Quanto...
A síntese de proteínas requer grandes
quantidades de energia. Os procariotos desenvolveram
mecanismos elaborados para controlar a escolha de
quais proteínas são feitas em diferentes momentos, sob
diferentes condições ambientais.
Isso é regulação Gênica
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Genes
constitutivos
Genes que são
constantemente
expressos
Genes
induzíveis
Genes cuja
expressão varia de
acordo com as
condições da célula
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Estrutura
de um
Genede
A estrutura
de um
gene
procarioto
Promotor
Região Codificadora
Terminador
DNA
Ribossomo
RNA
PROTEÍNA
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Organização na forma de
operon
Promotor/operador Regiões Codificadoras Terminador
OPERON
RNA MENSAGEIRO
POLICISTRÔNICO
E. coli
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Regulação por Fatores Sigma
• 70 - Fator sigma vegetativo
• 32 - Choque térmico
• 54 - Metabolismo de nitrogênio
Especificidade de ligação da RNA polimerase nos
diferentes promotores é dada pela interação com
diferentes fatores sigma
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Controle por ativadores e
repressores
CONTROLE
POSITIVO
Ativador ligado
facilita a transcrição
CONTROLE
NEGATIVO
Repressor ligado
inibe a transcrição
•Indução
•Repressão
•Indução
•Repressão
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REGULAÇÃO POSITIVA
Ativador ligado facilita a transcrição
Indução
INDUTOR
ATIVADOR
INATIVADO
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REGULAÇÃO POSITIVA
Ativador ligado facilita a transcrição
Repressão
Co-repressor
ATIVADOR
INATIVADO
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REGULAÇÃO NEGATIVA
Repressor ligado inibe a transcrição
Indução
indutor
REPRESSOR
INATIVO
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REGULAÇÃO NEGATIVA
Repressor ligado inibe a transcrição
Repressão
Co-repressor
REPRESSOR
INATIVO
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Operon lac
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Regulação do operon lac
CONTROLE
NEGATIVO
CONTROLE
POSITIVO
REPRESSOR
COMPLEXO
CAP:cAMP
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Estrutura do Operon lac
Operon Lac: ~6.000 pb
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-Galactosidase
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Controle negativo do Operon lac
Ausência de lactose
Presença de lactose
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Controle positivo
do operon lac
Glicose
CAP
Proteína ativadora de catabólito
AMPc
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Situações
1. Presença de glicose e ausência de lactose
2. Ausência de glicose e presença de lactose
3. Presença de glicose e lactose
4. Ausência de glicose e lactose
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Operon trp
Operon trp
Regulação Gênica
em E. coli
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Regulação do Operon trp
trpR
Repressor
ter
trpE trpD trpC trpB trpA
P\O
+
Triptofano
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Regulação do Operon trp
 Regulação
por repressão
 Regulação
por atenuação
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Regulação do Operon do Triptofano
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Regulação por atenuação
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Regulação da Expressão Gênica
Procariotos:
Resposta direta a variações nas condições nutricionais (genes ativados
e reprimidos)
Transcrição pode ser acoplada com a tradução (simultânea)
Eucariotos multicelulares:
Limitação na resposta direta às variações nas condições nutricionais
(células estão organizadas em tecidos e órgãos)
Transcrição ocorre em compartimento distinto da tradução eliminando
a possibilidade de acoplamento
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Nucleossomo – unidade estrutural básica da cromatina
• 150 a 250 pb associados a um
octâmero de histonas (11 a 20 kDa,
caráter básico acentuado, ou seja aa
carregados +)
• Histonas Centrais:
2 X (H2A, H2B, H3 e H4)
* Alta conservação
* Genes
• Histona de ligação
H1
A cromatina no início da transcrição
Ativadores
DNA de ligação ou superfície
do nucleossomo
Remoção H1
Deslocamento ou dissociação
do nucleossomo
Mecanismos para ativação da cromatina
Acetilação de Histonas
Desacetilação de histonas