Regulação da Expressão Gênica em
Procariotos
1-Operon lac
2-Regulação Negativa do Operon lac
3-Regulação Positiva do Operon lac
4-Operon lac: Visão Geral
5-Regulação do plac in vitro
Edmar Vaz de Andrade
home.ufam.edu.br/~edandrade
[email protected]
Galactosídeo
permease
Lactose
1-Operon lac
Regulação coordenada de genes do
Intracelular
metabolismo da lactose na E. coli
+1
5’
3’
CAP
P
O
Z
Y
A
3’
5’
Região reguladora da
Genes Funcionais
transcrição (≈100
Z: Beta-galactosidase
pares de bases)
Y: Galactosídeo
permease
Lactose
β-galactosidase
Alolactose
β-galactosidase
A: Transacetilase
Galactose
Glicose
1-Operon lac
Palíndromo
Operador O1
Relação entre a seqüência nucleotídica do
operador lac e o promotor lac
1-Operon lac
- 90
+ 410
Regulação Negativa do Operon lac
O1: reduz a taxa de transcrição em 100x
O1 + O2/O3: reduz a taxa de transcrição em 1000x
1-Operon lac
Repressor lac:
Proteína tetramérica
Ligação da proteína repressora ao operador
principal e a um dos operadores secundários
(pseudo-operadores)
1-Operon lac
Repressor lac:
Proteína tetramérica
Operador (DNA)
Interação entre o repressor lac e o
DNA (região operadora)
2-Regulação Negativa do Operon lac
Regulação Negativa
Repressor ligado ao operador
inibe a transcrição
Operador
Promotor
Mediador Químico
Inativa o repressor e
ativa a transcrição
2-Regulação Negativa do Operon lac
Proteína Lac i
Domínio de ligação ao DNA
Motivo hélice-volta-hélice
Sítio de ligação ao
modulador negativo
Sítio de
formação do
tetrâmero
2-Regulação Negativa do Operon lac
Repressor
lac inativo
Repressor lac ativo
Domínios de ligação
ao DNA
Interação entre o repressor lac
e o DNA (região operadora)
2-Regulação Negativa do Operon lac
Proteína
CAP inativa
5’
3’
RNAp
XX
CAP
P
O
Z
Y
A
3’
5’
Repressor lac
Transcrição basal de mRNA
esporádica
Lactose indisponível
Glicose disponível (baixo cAMP)
Regulação Negativa
2-Regulação Negativa do Operon lac
Repressor lac
ativo
Repressão
Catabólica
Lactose/alolactose
Mediador Químico
Repressor lac
inativo
Proteína
CAP inativa
X
5’
3’
CAP
X
RNAp
P
O
Z
Y
A
3’
5’
Baixa transcrição de mRNA
Lactose disponível
Glicose disponível (baixo cAMP)
3-Regulação Positiva do Operon lac
Relação entre a seqüência nucleotídica do promotor lac e
o promotor com sequência nucleotídica consensual para
sigma 70
3-Regulação Positiva do Operon lac
Regulação Positiva
Seqüência
potencializadora
(enhancer)
Ativador e Mediador
Químico ligado ao enhancer
facilita a transcrição
Ausência do Mediador
Químico
Dissocia o ativador e
diminui a taxa de
transcrição
Operador
RNA
polimerase
Promotor
3-Regulação Positiva do Operon lac
Sítio de interação
com a RNA
polimerase
cAMP
Homodímero da proteína CAP (CRP)
3-Regulação Positiva do Operon lac
Proteína
CAP inativa
Repressor lac
ativo
cAMP
mediador
químico
Lactose/alolactose
Mediador Químico
Repressor lac
inativo
Proteína
CAP ativa
X
5’
3’
CAP
RNAp
P
O
Regulação Positiva
Z
Y
A
3’
5’
Alta transcrição de mRNA
Lactose disponível
Glicose indisponível (alto cAMP)
4-Operon lac: Visão Geral
cAMP
Repressor
lac ligado
Proteína
CAP
Glicose
Lactose
RNA
polimerase
cAMP
Repressor lac
Sítio CAP
Glicose
cAMP
mRNA
Promotor/Operador
Lactose
X
Repressor lac
mRNA
Transcrição basal
Efeitos combinados da glicose e da lactose na
regulação do operon lac.
5-Regulação do plac in vitro
Principais componentes estruturais de um vetor de
expressão em E. coli
5-Regulação do plac in vitro
P
O
Gene Repórter
Cassete de expressão do vetor recombinante para
análise do promotor plac in vitro
Célula hospedeira: Escherichia coli DH5αF'Iq
Esta linhagem expressa a proteína repressora do
operon lac (LacI).
Quando não mencionado, as figuras apresentadas foram retiradas,
com ou sem modificações, das seguintes referências:
1. LODISH, H; DARNELL, J. E. e BALTIMORE, D. 2005.
“Biologia Celular e Molecular”, 5ª edição. Artmed Editora SA.
Porto Alegre-Brasil. (www.whfreeman.com/lodish)
2. LEHNINGER, A. L. NELSON, D. L e COX, M. M. 2000.
“Principles of Biochemistry”. 3ª Edition, Worth Publitions.