REGULAÇÃO DA EXPRESSÃO GÊNICA EM PROCARIOTOS

Transcrição

1 REGULAÇÃO DA EXPRESSÃO GÊNICA EM PROCARIOTOS 1

2 Porque Regular????? Qual o custo (em termos de energia e recursos) para fazer uma proteína? Para uma proteína de tamanho médio (300 aminoácidos)? moléculas de ATP átomos de carbono átomos de nitrogênio E. coli tem cerca de genes, porém em um dado momento a bactéria não necessita mais do que proteínas. Imaginem o custo se todas essas proteína fossem produzidas ao mesmo tempo! 2

3 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 3

4 Fatores que determinam a quantidade de cada proteína Concentração de mrna Eficiência da tradução do mrna Estabilidade da proteína 4

5 Genes constitutivos Genes induzíveis Genes que são constantemente expressos Genes cuja expressão varia de acordo com as condições da célula 5

6 Estrutura de um Gene A estrutura de um gene de procarioto DNA Promotor Região Codificadora Terminador Ribossomo RNA PROTEÍNA 6

7 Organização na forma de operon Promotor/operador Regiões Codificadoras Terminador OPERON RNA MENSAGEIRO POLICISTRÔNICO E. coli 7

8 ESTRUTURA DE UM GENE DE EUCARIOTO A estrutura de um gene de eucarioto DNA Promotor Região Codificadora Sítio de PoliA hnrna Exon RNA mrna AAAAAAAAAA Intron AAAAAAAAAA 8

9 O CONTROLE TRANSCRICIONAL EXERCIDO POR CASCATA DE FATORES SIGMA 9

10 RNA Polimerase Fator (sigma) Core Haloenzima 10

11 BACTERIÓFAGO SPO1 Genes de expressão imediata Genes de expressão intermediária Genes de expressão tardia RNA pol Fator a gp28 gp33/34 Bacillus subtilis TRANSCRIÇÃO DOS GENES DE EXPRESSÃO TARDIA 11

12 Bacillus subtilis ESPORULAÇÃO Seqüência de genes é expressa com a finalidade de formar o esporo 12

13 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 13

14 OS MECANISMOS DE CONTROLE TRANSCRICIONAL 14

15 Controle por ativadores e repressores CONTROLE POSITIVO Ativador ligado facilita a transcrição CONTROLE NEGATIVO Repressor ligado inibe a transcrição Indução Repressão Indução Repressão 15

16 Indução REGULAÇÃO POSITIVA Ativador ligado facilita a transcrição INDUTOR ATIVADOR INATIVADO 16

17 Repressão REGULAÇÃO POSITIVA Ativador ligado facilita a transcrição Co-repressor ATIVADOR INATIVADO 17

18 REGULAÇÃO NEGATIVA Repressor ligado inibe a transcrição Indução indutor REPRESSOR INATIVO 18

19 REGULAÇÃO NEGATIVA Repressor ligado inibe a transcrição Repressão Co-repressor REPRESSOR INATIVO 19

20 Operon lac 20

21 Regulação do operon lac CONTROLE NEGATIVO CONTROLE POSITIVO REPRESSOR COMPLEXO CAP:cAMP 21

22 Estrutura do Operon lac Operon Lac: ~6000 pb 22

23 Operon lac - Enzimas PERMEASE -GALACTOSIDADE TRANSACETILASE 23

24 PERMEASE CITOPLASMA PERIPLASMA 24

25 -Galactosidase 25

26 Controle negativo do Operon lac Ausência de lactose Presença de lactose 26

27 Controle positivo do operon lac Glicose CAP Proteína ativadora de catabólito AMPc 27

28 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 28

29 Operon trp Regulação Gênica em E. coli Operon trp 29

30 Regulação do Operon trp trpr P\O trpe trpd trpc trpb trpa ter Repressor + Triptofano 30

31 Regulação do Operon trp Regulação por repressão Regulação por atenuação 31

32 Regulação do Operon do Triptofano 32

33 OPERON TRIPTOFANO SEM CO-REPRESSOR DNA Transcrição mrna RNA polimerase Repressor inativo Transcrição Tradução mrna Tradução Proteína Repressora inativa 33

34 Regulação por atenuação 34

35 Os mecanismos de controle póstranscricional RNA anti-senso (RNAs reguladores) Eficiência de ligação do ribossomo Utilização de códons preferenciais 35

36 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 36