REGULAÇÃO DA EXPRESSÃO GÊNICA PROCARIOTOS. Profa. Dra. Vanessa Silveira
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- Linda de Mendonça Padilha
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1 REGULAÇÃO DA EXPRESSÃO GÊNICA PROCARIOTOS Profa. Dra. Vanessa Silveira
2 Roteiro de Aula 1. Conceitos básicos 2. Regulação em procariotos 3. Operon lac 4. Operon de triptofano 5. Exercício
3 1. Conceitos básicos Expressão Gênica Temperatura Nutrientes Hormônios,
4 Conceito Processo pelo qual a expressão de genes é controlada em resposta a estímulos intra ou extracelulares Regulação da expressão gênica Organismos multicelulares - Diferenciação celular
5 Tipos de expressão gênica q q Constitutiva Expressão constante Genes de manutenção q q q q Controlável Modulada de acordo com a necessidade celular Repressão Indução q Especificidade q Temporal q Espacial
6 Elementos regulatórios q Expressão gênica é um processo de múltiplos eventos q Evento chave para a regulação da expressão é a iniciação da transcrição a. Sequências específicas de DNA b. Proteínas Regulatórias c. Interações DNA-proteínas e proteína- proteína d. RNA polimerase
7 Hélice-giro-Hélice
8 Procariotos Eucariotos Transcrição e tradução acoplados Compartimentalização
9 2. Regulação em Procariotos Capacidade adaptativa a estímulos externos Plasticidade Funcionamento efetivo processos metabólicos Utilização da energia Sistema de operon
10 Operon q Sistema de controle da expressão gênica q Metabolismo celular - produção de elementos essenciais q Operon sistema policistrônico Promotor Genes estruturais Gene regulador Operador
11 REPRESSOR Operon RNA promoter pol operator Gene structural estrutural gene Promotor repressor Operador
12 REPRESSOR Operon RNA promoter pol operator Gene structural estrutural gene Promotor repressor Operador Moléculas efetoras Indutor Correpressor Induzíveis Vias de catabolismo Repressíveis Vias de biossíntese
13 3. Operon lac Jacob & Monod, 1961 q Controle no metabolismo da lactose
14 3. Operon lac q Gene regulador Repressor lac Promotor Operador DNA laci lacz lacy laca RNA polimerase mrna 5ʹ LACTOSE???? β-galactosidase Permease β-galactosídeo Transacetilase
15 Lactose ausente Gene regulatório Promotor OperaDor DNA laci lacz 3ʹ Não há Síntese de RNAm mrna 5ʹ RNA polimerase Proteína Repressor ativo Operon inativo
16 Lactose presente lac operon DNA laci lacz lacy laca RNAm 5ʹ RNA polimerase 3ʹ mrna 5ʹ Proteína β-galactosidase Permease β-galactosídeo Transacetilase Alolactose (indutor) Repressor inativo Operon ativo OPERON INDUZÍVEL - Negativo
17 Fonte de energia GLICOSE Fonte de maior rendimento energético Ativador da transcrição Proteína ativadora de catabolismo (CAP) AMP cíclico (AMPc)
18 Lactose ++++ Glicose ---- Promotor DNA laci lacz CAP-sítio de ligação camp CAP Ativo RNA polimerase ativa Operador CAP Inativo Repressor lac Inativo Alolactose
19 Lactose ++++ Glicose ++++ Promotor DNA laci CAP-sítio de ligação lacz Operador RNA polimerase menor afinidade de ligação CAP Inativo Repressor lac Inativo Controle induzível positivo
20 4. Operon de triptofano q Síntese do aminoácido triptofano operon trp Promotor DNA trpr Gene regulatório RNAm 5ʹ Proteína 3ʹ repressor inativo Promotor Operador RNA Start codon polimerase RNAm 5ʹ Genes do operon trpe trpd trpc trpb trpa Stop codon E D C B A Subunidades de polipeptídeo constituem a enzima responsável pela síntese do triptofano Repressível
21 PRESENÇA DE TRIPTOFANO DNA RNAm Proteína Repressor ativo Triptofano (correpressor)
22 PRESENÇA DE TRIPTOFANO DNA Nenhum RNA sintetizado RNAm Proteina Repressor ativo Triptofano (corepressor) Triptofano +++ Repressível negativo
23 Operon trp - Controle Atenuação Determinado pela concentração de triptofano na célula Formação de estruturas em grampo Controlado pela sequência líder RNAm - trpl Término prematuro da transcrição
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25 Operon trp - Controle Atenuação Determinado pela concentração de triptofano na célula Formação de estruturas em grampo Controlado pela sequência lider trpl Término prematuro da transcrição Controle pós-traducional Mecanismos de inibição pelo produto final - feedback
26 Inibição por feedback Precursor Enzima 1 trpe gene trpd gene Regulação da expressão gênica 1 Enzima 2 Enzima 3 trpc gene trpb gene trpa gene 2 Triptofano (1) Regulação da (2) atividade enzimática Regulação da produção enzimatica
27 Inibição por feedback Precursor Enzima 1 trpe gene trpd gene Regulação da expressão gênica 1 Enzima 2 Enzima 3 trpc gene trpb gene trpa gene 2 Triptofano (1) Regulação da (2) atividade enzimática Regulação da produção enzimatica
28 Exercícios 1) Qual a diferença entre gene estrutural e gene regulador? 2) Qual o efeito de níveis elevados de glicose no operon lac? 3) Uma mutação ocorre na 5 UTR do operon trp que reduz a capacidade de pareamento das regiões 2 e 3. Qual será o efeito dessa mutação quando: a) o nível de triptofano está elevado; b) nível de triptofano está baixo.
29 Referências bibliográficas Snustad DP, Simmons MJ (2012). Fundamentos de Genética. 6 a ed. Guanabara Koogan. United States of America: Wiley 786p. Griffths A, et al. (2009). Introduction of Genetics Analysis. 9 th ed. United States of America: W. H. Freeman and Company 706p.
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