Regulação da expressão gênica em procariotos - Curso online de Biologia Molecular

é a mais uma aula do curso de fundamentos de biologia molecular meu nome é ana luiza nessa aula nós vamos falar sobre a regulação da expressão gênica em organismos procariotos e hoje nessa aula iremos ver como acontece a regulação da expressão gênica em bactérias iremos também ver uma por um like uma pergunta rp e o processo de atenuação e o processo de regulação gênica em bactérias permite que a bactéria responda a mudanças no ambiente alterando a sua expressão dependendo do ambiente em que ela está inserida existem genes que são expressos todo tempo que são gênios

constitutivo luz mas não são todos os genes que são expressos todo o tempo existem genes que são expressos somente a necessidade apesar de termos a concepção de de quem as bactérias são organismos extremamente simples por serem unicelulares e tudo mais a regulação da expressão gênica em bactérias o mecanismo complexo que envolve milhares de pênis né as bactérias contém milhares de genes s genes codificam proteínas em que vão atuar o meu o metabolismo energético na manutenção da sua estrutura celular defesa contra vírus e etc então alguns genes eles são necessários rotineiramente estão necessários que as que

estejam expressos e durante todo o tempo e outros genes somente são necessários em algumas ocasiões então esta forma de regulação gênica permite que a bactéria ela expresse somente aquele genes que são necessários e isso acontece porque os organismos eles evoluíram de forma a economizar energia então quando o qual o melhor eles conseguem usar as energias de forma mais inteligente e isso faz com que eles têm um maior sucesso evolutivo e portanto as ela não expressam todos os genes a todo tempo e vamos a alguns pontos importantes a respeito da regulação gênica em bactérias um deles

é que os genes bacterianos eles são frequentemente encontrados em operações os genes desse operon eles são transcritos em grupo e possuem um promotor um único então ele são transcritos como uma unidade em cada operon contém sítios de ligação para proteínas reguladoras e essas proteínas reguladoras podem se ligar a moléculas que vão ajudar ou prejudicar a sua ação podem torná-los ativos ou inativos em alguns operons não são expressos constitutivamente ou seja todo momento eles são induzíveis quando é necessária a transcrição daquele genes em outros são expressos constitutivamente e eles são reprimidos e quando não são mais

necessários aquele genes portanto alguns operou são induzíveis e outros são repreensíveis não existe então mecanismos para regular os genes que serão expressos a existem moléculas reguladoras que podem se ligar ao dna próximo ao gene que vão promover ou bloquear a sua transcrição para isso elas agem sobre a rna polimerase que a enzima que atua no processo de transcrição gênica o operon portanto é um conjunto de genes relacionados que estão agrupados no cromossomo e são transcritos por um único por motor funcionando como unidade o promotor também faz parte do operon ele é o sítio de ligação

tem a polimerase e portanto a rna polimerase liga-se no promotor e dá início a transcrição dos genes do operon esse sistema é bem comum em bactérias mas não é muito encontrado em eucariontes e diz respeito à genes que atuam o mesmo processo então a expressão desses genes ela é necessária simultaneamente naquele momento naquela célula 1 e o operon contém a sequência de genes que vão codificar proteínas é um promotor que é o sítio de ligação da rna polimerase e contém também sequências de dna reguladoras que controlam a transcrição dos genes do operon são sítios de

ligação para proteínas reguladores e e se nós pegarmos então uma célula bacteriana com seu dna circular e não criarmos um pedaço desse dna nós podemos ver a que existe então o operon um contendo uma região promotora que é onde arranhar polimerases se liga para fazer a transcrição um os genes de se operou que são gênios que vão ser transcritos no mesmo rna mensageiro então aqui nós temos os genes 1 2 e 3 e esse gêmeos serão transcritos pela rna polimerase como uma unidade eles vão ser transcritos no mesmo mensageiro e vão dar origem a três

proteínas que terão uma função nessa célula normalmente a função desse genes ela está relacionada então são genes que atuam no mesmo processo e olhando então mas de perto operon nós temos na região promotora marcada pela letra p e a rna polimerase que a enzima que atua na transcrição está acoplada está ligada a esse promotora então ela faz a transcrição dos genes do operon genes um dois e três no mesmo é realmente exagero e tem também proteínas reguladoras elas podem ser repressoras quando se ligam é a segmentos do dna do operon chamados operadores quando essas proteínas

repressoras se ligam operador ele reduz a a transcrição então impede a ação da rna polimerase isso acontece porque essa proteína repressora ligada no operador fica no meio do caminho impede a ação do rna polimerase portanto ela não consegue transcrever os genes do operon a figura ilustra esse processo portanto nós temos aqui no operon o promotor o operador a qual está ligada a proteína repressora era e a rna polimerase bom então quando a proteína repressora era está ligada no operadora a reunião polimerase e não consegue se ligar o motor não consegue então dar início a transcrição

dos genes do operon e o rna mensageiro não é feito e assim como existem as proteínas repressoras existem também proteínas reguladoras que são ativadoras então ela se integrou ao sítio de ligação e aumentam a transcrição do operon ajudam né auxiliam a ação da rna polimerase e nós temos então nessa figura uma proteína reguladora ativadora tá ligada ao seu sítio de ligação no dna do operon tô mostrando que quando essa proteína ativador está ligada no seu sítio de ligação ela não impede a ação da rna polimerase pelo contrário ela auxilia a estação então aí reninha polimerase

ela consegue transcrever esse dna nem ver mente fazendo vários a reunião os mensageiros daquele genes do operon e por sua vez essas proteínas reguladoras elas podem ser ativadas ou desativadas por pequenas moléculas que estão no ambiente de celular que se ligam essa proteína alteram a sua conformação e alteram também a sua capacidade de se ligar ao dna um exemplo da ação dessas pequenas moléculas que podem alterar o funcionamento das proteínas reguladoras nós temos aqui nessa figura quando a proteína ativadora e ela não está ligada a essa molécula ela não consegue se ligar ao dna já

quando ela está ligada essa molécula ela me conformação consegue se ligar ao dna e vai então facilitar a ação da rna polimerase para que ela possa transcrever os genes do operon e como nós falamos os operons eles podem ser induzíveis nesse caso eles são ativados por um indutor um exemplo é o operon lac que nós vamos falar mais para frente ou podem ser repressíveis quando são inativados por um corre pressiona um exemplo é o operon trp que nós também vamos ver nessa alma e vamos começar então pelo operon lac operon lac classifique as gêmeas que

estão envolvidos no metabolismo do açúcar lactose é expresso somente quando a lactose está presente no meio e a glicose está ausente isso é porque a bactéria prefere utilizar glicose como fonte de energia a glicose um açúcar mais simples e mais fácil de ser quebrado e portanto a bactéria só vai precisar metabolizar a lactose para usar com o fonte de energia se as concentrações de glicose no meio estiverem muito baixas existem então reguladores que ligam ou desligam esse operon em resposta aos níveis de lactose e glicose nas células e essas proteínas reguladoras é o repressor lá

que ele detecta lactose quando detecta lactose bloqueia a transcrição dos genes do operon já quando a lactose não está presente para de atuar como um repressor não bloqueando então a expressão dos genes no operon então os genes do operon serão transcritos existe também a proteína cep que a proteína ativadora de catabólitos ela detecta os níveis de glicose através dos níveis da m psíquico e ativa portanto a transcrição dos genes do operon quando os níveis de glicose são baixos para que sejam transcritos os genes do operon e para que possa ser feita a metabolização da lactose

já que a glicose não está presente em e sendo assim a lactose alimento para as bactérias somente quando a glicose não está presente porque ela requer mais energia para ser quebrada para utilizar a lactose bactéria precisa expressar o operon lac é esse o feromônio codificam enzimas necessárias a absorção metabolismo e transportes da lactose para dentro da célula e para expressar o operou na rádio que contém genes que atuam na metabolismo na lactose à lactose deve estar disponível a glicose deve estar em disponível porque se tiver glicose a bactéria prefere utilizar glicose como alimento mas se

ela está indisponível ela precisa criar meios de metabolizar essa lactose para que ela possa ser utilizada como fonte de energia yin e o repressor mack é o sensor de lactose e proteínas em apê é o sensor de glicose a ambos se ligam ao dna do operon que regulam a transcrição do operon regulam a transcrição dos genes que vão atuar no metabolismo da lactose e como funciona então a estrutura do opinião a existem três genes eles são transcritos como uma unidade estão sobre sob controle de um único promotor e essa genes são olá que z que

ele codifica uma enzima que quebra a lactose o like y codifica uma enzima que transporta lactose para dentro da célula e um like a que hoje fica uma outra enzima que também atua no metabolismo na lactose e o operou mack contém também sequências de dna regulador as que são regiões as quais as proteínas reguladoras aquelas duas proteínas que a gente falou o repressor lá que ia ser a pé se ligam para controlar a transcrição do operon a rua pero la que contém também o promotor que é o sítio de ligação da rna polimerase e o

operador que é o sítio de ligação da proteína repressora da proteína repressora lá que quando a proteína repressora lábio está ligada no operador a rna polimerase e não consegue se ligar ao promotor e dá início a transcrição isso acontece porque esse complexo fica no meio né evita a ação da engenhar polimerase então não são transcritos os genes do operon e já o sítio ser a pena ele atua na regulação positiva então quando a proteína siape está ligada no seu sítio de ligação isso favorece a transmissão dos genes do operon porque ajuda a rna polimerase a

se ligar ao promotor iniciar então a transcrição do operon então aquele genes do operon serão transcritos e isso irá gerar rna mensageiro contendo esse jesus é essa figura e ilustra a estrutura do operon lac então nós temos um sítio será p que é onde se liga à proteínas e a pena que é aquela que vai atuar na regulação positiva auxiliando a ação da rna polimerase fazendo com que sejam transcritos os genes do operon nós temos o promotor que é a região onde se liga arranhar polimerase e temos um operador que a região onde se liga

proteína repressora quando essa proteína repressora está ligada no operador ela impede a ação da reunião polimerase então os genes lá quiser lá y en la que a não serão transcritos não serão transferidos portanto os genes que codificam enzimas que atuam no metabolismo da lactose e como funciona então hooper o mack sim não a lactose o repressor lá que se liga fortemente a operadora quando o repressor lá que está ligada ao operador impede a ação da reunião polimerase portanto não a transcrição dos genes do operon quando a lactose a proteína repressora perde a capacidade de se

ligar ao operador portanto não fica no meio do caminho da polimerase ela consegue fazer a transcrição daquele genes e o operon lac ele geralmente a inativo porque é nesse só vai ser induzido na presença de um indutor ou seja na presença de lactose e isso é porque normalmente a bactéria prefere usar glicose com ela só vai usar lactose como alimento quando os níveis de glicose forem baixos e houver lactose no meio e o indutor é uma molécula que ativa a expressão do operon no caso do operon lac sim do touro é a alolactose que é

um isômero da lactose é sim essa lactose se liga ao repressor lac altera a sua conformação essa proteína perde a capacidade de se ligar ao dna no operador portanto quando isso acontece arranhar polimerase consegue transcrever os genes do operon que vão atuar no metabolismo da galactose bom e como nós já falamos existe também a proteína ativadora de catabólitos ou seap ela se liga a uma região do dna que precede o sabor do operon lac e auxilia a ligação da n a polimerase ao promotor nessa forma ocorre a transcrição dos genes do operon da facilita a

ação da reunião polimerase a essa proteína se aprende nem sempre está ativa ela regulada pelo sinalizador a m psíquico o mp5 é produzido quando os níveis de glicose estão baixos então quando ele é produzido não é quando a a&m psíquico ele se liga à proteína se a p e altera a sua conformação fazendo com que ela fique capaz de se ligar ao dna no seu sítio de ativação e sendo assim quando não a glicose forma-se um complexo com o mp cíclico ea proteína siape isso faz com que a proteína siape liga esse no seu sítio

de ativação auxilia a ligação da rna polimerase ao promotor e que haja a transcrição dos genes do operon para que seja metabolizada a à lactose quando a lactose o repressor like se solta do operador e facilita também a transcrição e aí e vamos mostrar isso então com ajuda dessa figura quando não à lactose e o repressor lá que está ligado ao operador isso bloqueia a ação da rna polimerase fazendo com que não haja a metabolização com que não seja não sejam transcritos os genes do operon porque não à lactose portanto não há necessidade de se

transcrever esse genes não há necessidade das suas proteínas e quando a lactose a à lactose que é um isômero da lactose se liga ao repressor lá aqui fazendo com que isso altere a sua conformação então ela não consegue mais se ligar ao operador dessa forma não fica não não fica mais no meio do caminho da renner polimerase então a reunião polimerase pode transcrever os genes do operon para que sejam codificadas aquelas enzimas que vão atuar no metabolismo da lactose e por sua vez em quando há pouca glicose a é produzido a mp se fico mc

liga à proteínas iap que por sua vez se nem o seu sítio de ligação que é anterior ao promotor isso a auxilia a frase a se ligar ao promotor facilitando a transcrição dos genes do operon então altos níveis de transcrição quando os níveis de glicose são baixos quando uma muita glicose não é produzido a mp citrico ele é produzido em baixas quantidades não se liga à proteína se a p dessa forma proteína será p não se liga ao seu sítio a desativação então ela não facilita a ação da reunião polimerase e os né a transcrição

dos genes do operon serão mais baixos e vamos discutir então algumas situações a primeira quando a glicose no meio mas não à lactose e quando a glicose a proteína c a p não se liga ao seu nicho de ativação e não à lactose portanto a proteína repressora está ligada ao operador dessa forma e não são transcritos os genes do operon é porque como a glicose a bactéria prefere utilizar glicose como alimento e ela não vai transcrever s genes para codificar proteínas que ela não precisa usar porque isso seria um gasto de energia desnecessário é uma

outra situação a glicose está presente mas também à lactose dessa forma a proteína ser a pena não se liga o seu sítio de ativação e como a lactose à lactose se liga ao repressor lac e ele não está ligado ao operador nessa forma ocorre a transcrição dos genes do operon mas a níveis baixos porque a bactéria preferem utilizar a glicose o jan quando a glicose está ausente mas também não à lactose lutas amp5 liga-se a proteínas iap que se liga o seu sítio de ativação é mas a o re pressionar aqui está ligado ao operador

impedindo a ação da rainha polimerase então os genes do operon não serão transcritos por que não à lactose o amor sim quando não a glicose mas a lactose está presente os livros jaime persecução autos ao mp cíclico liga-se a proteínas e a pé que liga-se ao seu sítio de ativação facilitando a ação da polimerase e como a lactose no meio alolactose liga-se ao repressor ele não se liga mais a operadora não ficando então no caminho da sondagem na primeira fase dessa forma altos níveis de expressão dos genes do operon para que possa ser metabolizada lactose

para que a bactéria posso utilizar lactose com um alimento tendo em vista que ela não tem glicose e aí é um outro o pirão bem conhecido em bactérias é um operon trp em que a a um grupo de genes que codificam enzimas que atuam na biossíntese de triptofano que é um aminoácido necessário a a construção das proteínas ele está ativo quando os níveis de triptofano nas células são baixos para que possa se fabricar o triptofano comprimido quando esses níveis estão muito elevados e é regulado pelo repressor u t r p e portanto silvestre profano disponível

não precisa sintetizam e aí o operon trp ele fica inativo né não precisa sem precisar mais triptofano já que já existe e quantidade suficientes quando as disponibilidades de triptofano é baixa então 1 opinião é ativado e o seu gênio são transcritos para que possa ser feita a síntese de triptofano e em relação à estrutura do operon trp são cinco genes transcritos em um único mensageiro sob controle de um único promotor né que como nós já falamos é o sítio de ligação da rna polimerase uma operador que é o sítio de ligação da proteína repressora trp

e essa figura mostra então é a estrutura do operon trp então nós temos o promotor que a região onde arranhar polimerase se liga e existe também o operador que a região onde a proteína repressora e se liga e nós temos cinco genes o krp e de cp ea que são todos os genes que estão envolvidos na biossíntese de triptofano e que vão codificar enzimas que atuam nesse processo e como operon trp funciona então quando a triptofano não precisa sintetizar o triptofano se liga ao repressor trp atuando como ocorre pressiono ele altera a forma dessa proteína

quando se liga ao dna do operador e dessa forma impede que o operou seja transcrito por que não é necessário à síntese de mais triptofano já que ele já está em quantidade suficiente na célula impede a ação então da reunião polimerase em pedindo a transcrição dos genes do promotor do operon e quando a pouco triptofano não há tempo estou falando para se ligar ao repressor rp o repressor ficar inativo dessa forma ele não consegue se ligar ao dna no operador não bloqueia então a transcrição e os genes do operon são transcritos que vão então atuar

na síntese de triptofano e resumindo então quando há altas quantidade de triptofano o repressor prp ele é ativo o triptofano amiga sim e aí assim repressor alterando a sua conformação fazendo o quê porque nesse ninguém não operador dessa forma isso impede a ação da engenhar polimerase e os genes do operon não serão transcritos em e por sua vez em quando a pouco triptofano não não há tempo tô falando para atuar como o repressor como ocorre pressione e ativar o repressor tem ip fazendo com que ele seria o operador portanto o repressor tem rpm ele fica

ainda ativo não se liga ao operador dessa forma aí renan polimerase tem o caminho livre para fazer a transcrição dos genes do operon e existe também um outro processo que é utilizado para reduzir a expressão dos genes do operon trp quando os níveis de triptofano estão altos e esse processo é chamado de atenuação é em vez de atuar bloqueando a transmissão impede o término desta transmissão então faz com que a rna polimerase pare a transcrição antes do que ela deveria e quando isso acontece um rna mensageiro quanto é fabricado que não codificam as enzimas que

sintetizam triptofano regulando então as quantidade de triptofano não existe portanto uma região chamada de linda que é uma região do operon que se localiza entre o operador e o primeiro gene do operon e que codifica uma sequência atenuador quando ela é transcrita forma estrutura sem grampo porque possui região regiões alto complementares e quando a rna polimerase começa a transcrever o operon também vai transcrever a sequência líder e o líder é seguido por uma região atenuadora esse pareia com ela formando um grampo e contém um sinal para parar a transcrição e e quando a muito triptofano

não o ribossomo se move rapidamente tudo líder forma um grampo terminador e a transcrição do operon para e quando a pouco triptofano ribossomo se move lentamente formando um grampo não finalizador e a transcrição segue até o final e e essa figura ilustra esse processo então quando a altos níveis de triptofano a região líder é transcrita forma-se um grampo terminador e a transcrição ela para antes do que ela deveria essa transcrição ela para prematuramente e quando a baixos níveis de triptofano forma-se um grampo não terminar dor e a transcrição continua e essa foi então a nossa

aula de regulação da expressão gênica em organismos procariotos na próxima aula falaremos sobre a expressão gênica organismos eucariotas obrigada e até mais