Regulação da Expressão Gênica em Procariotos

Conceito Básico

• Regulação da expressão gênica: Mecanismos que regulam a transcrição do DNA para síntese de RNA e a tradução em proteínas.

Estrutura de um Gene Procarioto

• Promotor: Região gênica onde a RNA polimerase inicia a síntese de RNA.
• Região codificadora: Sintetiza RNA mensageiro, transportador ou ribossômico.
• Terminador: Onde a RNA polimerase encerra a transcrição.
• Operons: Genes organizados em operons, com promotor, operador, regiões codificadoras e terminador.

Operons e Policistronicidade

• Procariotos: Organismos policistrônicos, onde um único promotor regula múltiplos genes.
• Eucariotos: Organismos monocistrônicos, cada gene regulado por um único promotor.

Importância da Regulação

• Custo energético: Síntese de proteínas demanda grande quantidade de recursos (ex.: 1.350 moléculas de ATP para uma proteína de 300 aminoácidos).
• Adaptação ambiental: Células regulam genes conforme ambientes e disponibilidade de compostos.

Fatores de Regulação

• Concentração de RNA mensageiro: Mais RNA mensageiro resulta em mais proteína.
• Eficiência de tradução: Rapidez e estabilidade da tradução influenciam quantidade de proteína.

Tipos de Genes

• Constitutivos: Expressos constantemente, independem do ambiente.
• Induzíveis: Expressão varia conforme condições celulares.

Regulação por Ativadores e Repressores

• Controle positivo: Ativador facilita a transcrição.
  • Pode ser induzido ou reprimido.
• Controle negativo: Repressor bloqueia transcrição.
  • Pode ser induzido ou reprimido.

Exemplos de Regulação

Operonlac

• Função: Metabolismo da lactose em bactérias como E. coli.
• Controle negativo: Repressor bloqueia transcrição na ausência de lactose.
• Controle positivo: Proteína CAP-AMP cíclico induz transcrição na ausência de glicose.

Operon-trip

• Função: Biossíntese de triptofano.
• Regulação por repressão: Triptofano alto se liga ao repressor, bloqueando transcrição.
• Regulação por atenuação: Ribossomo determina continuidade da síntese conforme disponibilidade de triptofano.

Outros Operons

• Operon da Arabinose: Expressa enzimas para metabolismo da arabinose na ausência de glicose.

Diferenças Entre Procariotos e Eucariotos

• Procariotos: Respostas rápidas a condições nutricionais. Transcrição e tradução acopladas.
• Eucariotos: Respostas mais lentas devido à organização em tecidos e órgãos. Transcrição e tradução ocorrem em compartimentos separados.