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 edandrade@ufam.edu.br

1-Operon lac Regulação coordenada de genes do Galactosídeo permease Lactose β-galactosidase Alolactose Galactose Glicose Intracelular 1-Operon lac Regulação coordenada de genes do metabolismo da lactose na E. coli Genes Funcionais Z: Beta-galactosidase Y: Galactosídeo permease A: Transacetilase Z Y A P O CAP 5’ 3’ Região reguladora da transcrição (≈100 pares de bases) +1

1-Operon lac Palíndromo Operador O1 Relação entre a seqüência nucleotídica do operador lac e o promotor lac

1-Operon lac Regulação Negativa do Operon lac + 410 - 90 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)

Interação entre o repressor lac e o DNA (região operadora) 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 Operador Repressor ligado ao operador inibe a transcrição Promotor Mediador Químico Inativa o repressor e ativa a transcrição Regulação Negativa

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)

X 2-Regulação Negativa do Operon lac Z Y A P O CAP Proteína CAP inativa Z Y A P O CAP 5’ 3’ RNAp X Repressor lac Transcrição basal de mRNA esporádica Lactose indisponível Glicose disponível (baixo cAMP) Regulação Negativa

X X 2-Regulação Negativa do Operon lac Repressão Catabólica Z Y A P O Repressor lac ativo Repressão Catabólica X RNAp Lactose/alolactose Mediador Químico Repressor lac inativo Proteína CAP inativa Baixa transcrição de mRNA X Z Y A P O CAP 5’ 3’ 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 Operador Ativador e Mediador Químico ligado ao enhancer facilita a transcrição Promotor Ausência do Mediador Químico Dissocia o ativador e diminui a taxa de transcrição Regulação Positiva RNA polimerase Seqüência potencializadora (enhancer)

Homodímero da proteína CAP (CRP) 3-Regulação Positiva do Operon lac cAMP Sítio de interação com a RNA polimerase Homodímero da proteína CAP (CRP)

X 3-Regulação Positiva do Operon lac Regulação Positiva Z Y A P O CAP Repressor lac ativo Proteína CAP inativa cAMP mediador químico Lactose/alolactose Mediador Químico X Repressor lac inativo Proteína CAP ativa Regulação Positiva Z Y A P O CAP 5’ 3’ RNAp Alta transcrição de mRNA Lactose disponível Glicose indisponível (alto cAMP)

Efeitos combinados da glicose e da lactose na regulação do operon lac. 4-Operon lac: Visão Geral Glicose cAMP Proteína CAP Sítio CAP Promotor/Operador RNA polimerase Repressor lac ligado Lactose Repressor lac mRNA Lactose Repressor lac mRNA Glicose cAMP X Transcrição basal Efeitos combinados da glicose e da lactose na regulação do operon lac.

Principais componentes estruturais de um vetor de expressão em E. coli 5-Regulação do plac in vitro Principais componentes estruturais de um vetor de expressão em E. coli

5-Regulação do plac in vitro Gene Repórter P 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.