Em formação

14.9: Regulação do gene em procariotos - Biologia


Resultados de Aprendizagem

Compreender as etapas básicas na regulação gênica em células procarióticas

Em bactérias e arqueas, proteínas estruturais com funções relacionadas - como os genes que codificam as enzimas que catalisam as várias etapas em uma única via bioquímica - são geralmente codificadas juntas dentro do genoma em um bloco denominado operon e são transcritos juntos sob o controle de um único promotor. Isso forma uma transcrição policistrônica (Figura 1). O promotor tem então controle simultâneo sobre a regulação da transcrição desses genes estruturais porque eles serão todos necessários ao mesmo tempo ou nenhum será necessário.

Cientistas franceses François Jacob (1920–2013) e Jacques Monod no Instituto Pasteur foram os primeiros a mostrar a organização de genes bacterianos em operons, por meio de seus estudos sobre a laca operon do E. coli. Eles descobriram que em E. coli, todos os genes estruturais que codificam as enzimas necessárias para usar a lactose como fonte de energia estão próximos uns dos outros na lactose (ou laca) operon sob o controle de um único promotor, o laca promotor. Por este trabalho, eles ganharam o Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina em 1965.

Cada operon inclui sequências de DNA que influenciam sua própria transcrição; eles estão localizados em uma região chamada região reguladora. A região regulatória inclui o promotor e a região em torno do promotor, para a qual fatores de transcrição, proteínas codificadas por genes reguladores, podem se ligar. Fatores de transcrição influenciam a ligação de RNA polimerase ao promotor e permitir sua progressão para transcrever genes estruturais. UMA repressor é um fator de transcrição que suprime a transcrição de um gene em resposta a um estímulo externo, ligando-se a uma sequência de DNA dentro da região regulatória chamada operador, que está localizado entre o local de ligação da RNA polimerase do promotor e o local de início da transcrição do primeiro gene estrutural. A ligação do repressor bloqueia fisicamente a RNA polimerase de transcrever genes estruturais. Por outro lado, um ativador é um fator de transcrição que aumenta a transcrição de um gene em resposta a um estímulo externo, facilitando a ligação da RNA polimerase ao promotor. Um indutor, um terceiro tipo de molécula reguladora, é uma pequena molécula que ativa ou reprime a transcrição ao interagir com um repressor ou ativador.

Outros genes em células procarióticas são necessários o tempo todo. Esses produtos genéticos serão expresso constitutivamente, ou ligado continuamente. A maioria dos genes expressos de forma constitutiva são genes “domésticos” responsáveis ​​pela manutenção geral de uma célula.

Questões Práticas

Quais são as partes na sequência de DNA de um operon?

[linhas da área de prática = ”2 ″] [/ área de prática]
[revelar-resposta q = ”665976 ″] Mostrar resposta [/ revelar-resposta]
[resposta oculta a = ”665976 ″] Um operon é composto de um promotor, um operador e os genes estruturais. Eles devem ocorrer nessa ordem.

[/ resposta oculta]

Que tipos de moléculas regulatórias existem?

[linhas da área de prática = ”2 ″] [/ área de prática]
[revelar-resposta q = ”665979 ″] Mostrar resposta [/ revelar-resposta]
[resposta oculta a = ”665979 ″] Existem três tipos de moléculas regulatórias: repressores, ativadores e indutores. [/ resposta oculta]


Regulação do gene: Teoria do Operon

Cada célula nucleada em um organismo multicelular contém cópias do mesmo DNA. Da mesma forma, todas as células em duas culturas bacterianas puras inoculadas da mesma colônia inicial contêm o mesmo DNA, com exceção das alterações que surgem de mutações espontâneas. Se cada célula em um organismo multicelular tem o mesmo DNA, então como é que as células em diferentes partes do corpo do organismo exibem características diferentes? Da mesma forma, como as mesmas células bacterianas em duas culturas puras expostas a diferentes condições ambientais podem exibir fenótipos diferentes? Em ambos os casos, cada célula geneticamente idêntica não ativa ou expressa o mesmo conjunto de genes. Apenas um subconjunto de proteínas em uma célula em um determinado momento é expresso.

O DNA genômico contém ambos genes estruturais, que codificam produtos que servem como estruturas celulares ou enzimas, e genes reguladores, que codificam produtos que regulam a expressão gênica. A expressão de um gene é um processo altamente regulado. Enquanto a regulação da expressão gênica em organismos multicelulares permite a diferenciação celular, em organismos unicelulares como procariotos, principalmente garante que os recursos de uma célula não sejam desperdiçados na produção de proteínas de que a célula não precisa naquele momento.

Elucidando os mecanismos de controle expressão genetica é importante para a compreensão da saúde humana. O mau funcionamento desse processo em humanos leva ao desenvolvimento de câncer e outras doenças. Compreender a interação entre a expressão gênica de um patógeno e de seu hospedeiro humano é importante para a compreensão de uma determinada doença infecciosa. A regulação gênica envolve uma rede complexa de interações dentro de uma determinada célula entre os sinais do ambiente da célula, moléculas de sinalização dentro da célula e o DNA da célula. Essas interações levam à expressão de alguns genes e à supressão de outros, dependendo das circunstâncias.

Procariotos e eucariotos compartilham algumas semelhanças em seus mecanismos para regular a expressão gênica, no entanto, a expressão gênica em eucariotos é mais complicada por causa da separação temporal e espacial entre os processos de transcrição e tradução. Assim, embora a maior parte da regulação da expressão gênica ocorra por meio do controle da transcrição em procariotos, a regulação da expressão gênica em eucariotos ocorre no nível transcricional e pós-transcricional (após a transcrição primária ter sido feita).


Regulação de genes em procariontes e eucariontes - Apresentação PPT em PowerPoint

Quimicamente, as enzimas são proteínas. Devido à forma única de cada enzima, ela é específica para uma determinada reação e catalisará apenas uma reação. & ndash Apresentação PPT do PowerPoint

PowerShow.com é um site líder de compartilhamento de apresentações / slides. Quer seu aplicativo seja comercial, como fazer, educação, medicina, escola, igreja, vendas, marketing, treinamento online ou apenas para diversão, o PowerShow.com é um ótimo recurso. E, o melhor de tudo, muitos de seus recursos interessantes são gratuitos e fáceis de usar.

Você pode usar o PowerShow.com para localizar e baixar exemplos de apresentações de ppt do PowerPoint on-line sobre praticamente qualquer tópico que você possa imaginar, para que possa aprender como melhorar seus próprios slides e apresentações gratuitamente. Ou use-o para encontrar e baixar apresentações de PowerPoint ppt de instruções de alta qualidade com slides ilustrados ou animados que irão ensiná-lo a fazer algo novo, também gratuitamente. Ou use-o para carregar seus próprios slides do PowerPoint para que você possa compartilhá-los com seus professores, turmas, alunos, chefes, funcionários, clientes, investidores em potencial ou o mundo. Ou use-o para criar apresentações de slides de fotos muito legais - com transições 2D e 3D, animação e sua escolha de música - que você pode compartilhar com seus amigos do Facebook ou círculos do Google+. Isso tudo é grátis também!

Por uma pequena taxa, você pode obter a melhor privacidade online do setor ou promover publicamente suas apresentações e apresentações de slides com as melhores classificações. Mas, fora isso, é grátis. Nós até converteremos suas apresentações e apresentações de slides no formato Flash universal com toda sua glória multimídia original, incluindo animação, efeitos de transição 2D e 3D, música ou outro áudio embutido, ou até mesmo vídeo embutido em slides. Tudo de graça. A maioria das apresentações e slideshows no PowerShow.com é gratuita para visualização, muitos até são gratuitos para download. (Você pode escolher se deseja permitir que as pessoas baixem suas apresentações originais do PowerPoint e slideshows de fotos mediante o pagamento de uma taxa ou de graça ou não.) Visite PowerShow.com hoje - GRATUITAMENTE. Existe realmente algo para todos!

apresentações gratuitas. Ou use-o para encontrar e baixar apresentações de PowerPoint ppt de instruções de alta qualidade com slides ilustrados ou animados que irão ensiná-lo a fazer algo novo, também gratuitamente. Ou use-o para carregar seus próprios slides do PowerPoint para que você possa compartilhá-los com seus professores, turmas, alunos, chefes, funcionários, clientes, investidores em potencial ou o mundo. Ou use-o para criar apresentações de slides de fotos muito legais - com transições 2D e 3D, animação e sua escolha de música - que você pode compartilhar com seus amigos do Facebook ou círculos do Google+. Isso tudo é grátis também!


Análise global da regulação da transcrição gênica em procariotos

Os procariotos possuem mecanismos complexos para regular sua transcrição gênica, por meio da ação de fatores de transcrição (FTs). Esta revisão lida com estratégias, abordagens e desafios atuais no entendimento de i) como mapear os repertórios de TF e operon em um genoma, ii) como identificar os elementos específicos de DNA de ação cis e seus TFs de ligação ao DNA que são necessários para a expressão de um determinado gene, iii) como definir os membros do regulon de um determinado TF, iv) como um determinado TF interage com seus promotores alvo, v) como essas interações de DNA promotor de TF constituem redes regulatórias e vi) como transcricional redes regulatórias podem ser reconstruídas pelos métodos de engenharia reversa. Nosso objetivo é descrever o poder das técnicas genômicas e ferramentas computacionais desenvolvidas recentemente, sozinhas ou em combinação, para dissecar o circuito genético da regulação da transcrição, e como isso tem o tremendo potencial para modelar as redes regulatórias nas células procarióticas.


Semelhanças entre a expressão gênica procariótica e eucariótica

  • Expressão gênica procariótica e eucariótica são os processos responsáveis ​​pela produção de uma proteína funcional a partir da informação codificada pelos genes.
  • Além disso, ambos os processos ocorrem por meio da transcrição e tradução.
  • Além disso, a tradução em procariotos e eucariotos ocorre no citoplasma.
  • Além disso, a expressão de genes procarióticos e eucarióticos têm modificações pós-tradução, incluindo fosforilação, acetilação, etc.

Uma visão geral da estrutura de proteína de ligação de região de ligação de andaime / matriz e # x02013Relação de função

A organização e a arquitetura nuclear são importantes para os resultados funcionais, como replicação, transcrição e reparo de DNA (Razin et al., 1996 Stein et al., 2003). É a intrincada interação entre a matriz nuclear e a cromatina que faz o ajuste fino dos diferentes processos regulatórios. As interações S / MAR e S / MARBP ajudam na formação de loops de cromatina que reúnem elementos reguladores amplamente separados, modulando assim a expressão gênica (Capco et al., 1982). S / MARs em geral não possuem conservação de sequência, entretanto, eles compartilham similaridade estrutural (Breyne et al., 1992, Laemmli et al., 1992). Com o avanço do sequenciamento de alto rendimento, vários estudos do genoma como ChIP-Seq, ChIA-PET e HiC foram realizados para identificar as ocupações de todo o genoma de vários S / MARBPs (Han et al., 2018). Os estudos HiC realizados com uma resolução de mapa de 1 kb forneceram informações detalhadas sobre os domínios de contato do CTCF. Os loci dentro do mesmo domínio de contato exibiram altos níveis de correlação entre as modificações de histona (viz., H3K4me1, H3K4me2, H3K4me3, H3K9me3, H3K27me3, H3K36me3 e H3K4me1) em comparação com loci presentes em diferentes domínios com base na linha celular GM12878. Muitas vezes, as mudanças nos padrões de contato de longo alcance mudam com as mudanças nos estados de cromatina dos loci em um domínio de contato. Estudos HiC semelhantes em mais sete linhas de células humanas (viz., HMBC, KBM7, HUVEC, IMR90, NHEK, HeLa e K562) revelaram que quase 50 & # x0201375% do pico foi conservado. Portanto, a organização básica do genoma permanece constante, mas o ajuste fino ocorre de maneira específica ao contexto, que está associada a mudanças nos parceiros de interação. Na maioria dos casos, os loops são amarrados em um par de locais de ligação convergentes para CTCF e SMC3 / RAD21. A organização do genoma pelo CTCF em grande escala é mediada pela orientação específica dos locais de ligação do CTCF. No entanto, muitas das interações de curto alcance não seguem a mesma regra e, muitas vezes, os locais convergentes não estão envolvidos nas interações fracamente formadas (Rao et al., 2014). O CTCF contém vários motivos ZF e tem um grau variável de afinidade para o DNA, dependendo da sequência nos motivos canônicos ou não canônicos menos caracterizados. Embora o CTCF se ligue aos locais convergentes, a intensidade da interação varia e ainda não é compreendido o porquê. Há muito que os estudos mostram que o CTCF não funciona sozinho e tem vários parceiros proteicos (Ghirlando e Felsenfeld, 2016). As proteínas & # x02013 interações de proteínas (PPIs) governam as funções regulatórias do CTCF. SATB1 é outro exemplo de um S / MARBP bem estudado, que tem sido estudado principalmente como um organizador do genoma específico de células T. As proteínas SATB1 humana e de camundongo compartilham 98,3% de homologia. SATB1 tem um domínio N-terminal que abriga o sinal de localização nuclear seguido pelo domínio PDZ. O próprio domínio N-terminal pode interagir com o motivo do DNA, no entanto, a dimerização é necessária para a atividade de ligação ao DNA. Para a formação da estrutura de loop de ordem superior, a tetramerização é essencial. A atividade de ligação ao DNA do domínio N-terminal é provavelmente devido ao domínio semelhante a CUT nele (Zelenka e Spilianakis, 2020). O domínio CUT determina a afinidade com o DNA, e o homeodomínio confere especificidade de interação (Yamasaki et al., 2007). Embora estudos tenham revelado que SATB1 tem proeminência da sequência TAATA no motivo, mas curiosamente, SATB1 não se liga a todos os motivos TAATA disponíveis. Isso implica que a sequência adjacente ou vizinha, parceiros de proteína em interação, conformação de SATB1, etc., seriam importantes na determinação dos locais de ligação. Um estudo muito recente identificou que as interações de DNA e SATB1 são mecanossensíveis por natureza. Com o uso de sequenciamento profundo e imagem de células vivas de uma única célula, foi revelado que SATB1 liga preferencialmente regiões ricas em nucleossomos e liga diretamente os motivos de consenso dentro dos nucleossomos. Verificou-se que um aumento no estresse torcional negativo dentro do DNA promove a ligação de SATB1 e estabiliza os BURs contra a fusão por meio de máquinas moleculares (Ghosh et al., 2019). Existem outras proteínas S / MARBP que seriam parcialmente semelhantes em termos de função, mas uma discussão rigorosa sobre elas está além do escopo desta revisão.

É evidente que as informações estruturais presentes não nos permitem comentar conclusivamente sobre uma relação direta estrutura & # x02013função. A maioria dos S / MARBPs não tem a estrutura cristalina da proteína inteira. Em vez disso, cada um tem a estrutura disponível para domínios específicos, isoladamente ou em associação com algum inibidor ou sequência de DNA. As estruturas cristalográficas de raios-X ou estruturas de NMR em solução fornecem apenas um instantâneo de uma conformação estável a partir das possíveis conformações obtidas por uma proteína. Portanto, as informações não são completas, pois o compartimento nuclear é altamente dinâmico por natureza. Para visualizar as diferenças estruturais entre os diferentes S / MARBPs, usamos o servidor I-TASSER (https://zhanglab.ccmb.med.umich.edu/I-TASSER/, Yang e Yang, 2015) para prever as estruturas do CTCF , SATB1, PARP1, Ku70, MeCP2, SMAR1, nucleolina e HMG1 com base nas informações de sequência (Figura 2). Embora todos eles estejam envolvidos no loop da cromatina, eles variam em termos de suas estruturas 3D previstas. Usamos o servidor da web TopMatch (https://topmatch.services.came.sbg.ac.at/, Wiederstein e Sippl, 2020) para avaliar as semelhanças estruturais entre as estruturas de domínio dos S / MARBPs (viz., CTCF, SATB1, PARP1, Ku70, MeCP2, nucleolina e MUT p53) usando estruturas cristalográficas de raios-X ou em solução NMR disponíveis no PDB (Figura 3). Os seguintes pares de estruturas com os respectivos PDB IDs foram usados ​​para a análise: 1JJR (domínio de ligação ao DNA C-terminal de Ku70 humano) vs. 2KRR (RBD 1,2 domínios de nucleolina humana), 1JJR vs. 3TUO (N- domínio terminal de SATB1 humano), 1JJR vs. 5YEH (Human CTCF ZFs4-8-eCBS), 2KRR vs. 3TUO, 2KRR vs. 5YEH, 3D0A (Human MUT p53 R249S com segunda mutação supressora de sítio H168R, domínio central em complexo com DNA ) vs. 3TUO, 3D0A vs. 5YEH, 3TUO vs. 5YEH, 5T00 (humano CTCF ZnF3-7 em complexo com DNA metilado) vs. 1QK9 (domínio de ligação de DNA MeCP2 em complexo com DNA metilado), 5T00 vs. 6OGK (MeCP2 domínio de ligação de metil no complexo com DNA), 5T00 vs. 6OGJ (domínio de ligação de metila MeCP2 no complexo com DNA), 6OGJ vs. 1UB1 (domínio de ligação S / MAR de MeCP2 de galinha), 6OGK vs. 1UB1 e 2O49 ( Domínio CUT N-terminal de SATB1 ligado ao DNA S / MAR) vs. 6OGK. TopMatch usa vários parâmetros para fornecer uma lista classificada de regiões alinhadas. Os parâmetros são os seguintes: LEN (o comprimento de alinhamento ou o número de resíduos nas proteínas alvo e de consulta que são estruturalmente equivalentes), QC% (cobertura de consulta dependendo do comprimento de alinhamento na proteína de consulta e expresso em termos de porcentagem como QC % = 100 & # x000D7 LEN / Qn, onde Qn corresponde ao número de resíduos na estrutura da consulta), TC% (cobertura alvo dependente do comprimento de alinhamento na proteína alvo e expressa em termos de porcentagem como TC% = 100 & # x000D7 LEN / Tn, onde Tn é o número de resíduos na estrutura alvo), PONTUAÇÃO (uma medida de similaridade estrutural quando há uma correspondência de 100% entre as regiões estruturalmente alinhadas das proteínas de consulta e alvo, a pontuação é igual ao comprimento das regiões alinhadas, com aumento espacial desvio dos resíduos de aminoácidos alinhados e a pontuação se aproxima de 0), RMS (é a raiz do erro quadrático médio para a sobreposição das regiões estruturalmente alinhadas em & # x000C2ngstrom calculado usando todos os átomos C-alfa estruturalmente comparáveis ​​em proteínas), e SI% (Identidade de sequência nas regiões estruturalmente alinhadas para proteínas de consulta e alvo expressa em termos de porcentagem). Em quase todos os casos, a similaridade percentual é bastante baixa, indicada pelas baixas pontuações. Apenas alinhamentos entre as estruturas, viz., Domínio de ligação de metila MeCP2 (MBD) e domínio SATB1 CUT, ambos ligados ao DNA e humanos e de galinha MeCP2 MBD ligados ao DNA exibiram pontuações mais altas.

Figura 2. O servidor da web I-TASSER foi usado para prever os modelos estruturais para as seguintes proteínas: (UMA) CTCF, (B) SATB1, (C) SMAR1, (D) HMG1, (E) Ku70, (F) PARP1, (G) MeCP2, e (H) nucleolina. O melhor modelo dos cinco principais modelos previstos para cada um foi mostrado.


Diferença entre a expressão gênica em procariontes e eucariontes

A expressão gênica é um processo essencial que ocorre tanto em procariotos quanto em eucariotos. Apesar do fato de que os resultados em eucariotos e procariontes são os mesmos, existem diferenças consideráveis ​​entre eles. A expressão gênica é discutida em geral, e as diferenças entre os processos procarióticos e eucarióticos são destacadas em particular neste artigo.

Expressão genetica

Quando a informação de um gene está sendo convertida em formas estruturais, diz-se que o gene específico é expresso. A expressão gênica é um processo que produz moléculas biologicamente importantes, geralmente macromoléculas. Os genes são expressos principalmente na forma de proteínas, mas o RNA também é um produto desse processo. Não poderia haver forma de vida sem que o processo de expressão gênica ocorresse.

Existem três etapas principais na expressão gênica, conhecidas como transcrição, processamento de RNA e tradução. A modificação da proteína pós-tradução e a maturação do RNA não codificante são alguns dos outros processos envolvidos com a expressão gênica. Na etapa de transcrição, a sequência de nucleotídeos do gene na fita de DNA é transcrita em RNA após a fita de DNA ser desmontada com a enzima helicase de DNA. A fita de RNA recém-formada (o mRNA) é reformada removendo as sequências não codificantes e levando a sequência de nucleotídeos do gene aos ribossomos. Existem moléculas específicas de tRNA (RNA de transferência) que reconhecem os aminoácidos relevantes no citoplasma. Depois disso, as moléculas de tRNA são anexadas aos aminoácidos específicos. Em cada molécula de tRNA, há uma sequência de três nucleotídeos. Um ribossomo no citoplasma é anexado à fita de mRNA e o códon de partida (o promotor) é identificado. As moléculas de tRNA com os nucleotídeos correspondentes para a sequência de mRNA são movidas para a subunidade grande do ribossomo. Conforme as moléculas de tRNA chegam ao ribossomo, o aminoácido correspondente é ligado ao próximo aminoácido na sequência por meio de uma ligação peptídica. Esta ligação peptídica continua até que o último códon seja lido no ribossomo. Com base na sequência de aminoácidos na cadeia da proteína, a forma e a função variam para cada molécula de proteína. Esta forma e função são resultados da sequência de nucleotídeos na molécula de DNA. Portanto, fica claro que genes diferentes codificam proteínas diferentes com formas e funções variáveis.

Qual é a diferença entre expressão gênica em procariontes e eucariotos?

• Como os procariotos não têm um envelope nuclear, os ribossomos podem começar a sintetizar a proteína conforme a fita de mRNA é formada. Isso é altamente contrastante com o processo eucariótico, em que a fita de mRNA precisa ser transportada para o citoplasma para que os ribossomos se liguem a ela. Além disso, o número de etapas principais é duas na expressão de genes procarióticos, enquanto há três etapas principais no processo eucariótico.

• Existem sequências de íntrons no DNA eucariótico, de modo que a fita de mRNA também as terá. Portanto, o splicing de RNA deve ocorrer antes de finalizar a fita de mRNA dentro do núcleo em eucariotos. No entanto, não há etapa de processamento de RNA em procariotos devido à falta de íntrons em seu material genético.

• A possibilidade de expressar contemporaneamente genes agrupados (conhecidos como operons) está presente no processo procariótico. No entanto, apenas um é expresso de uma vez em eucariotos e a cadeia de mRNA subsequente também é degradada após a expressão.


14.9: Regulação do gene em procariotos - Biologia

Observação: Todos os diagramas necessários são publicados no tópico de expressão de genes procarióticos.

Genes, com base em sua atividade, podem ser agrupados como genes de manutenção e outros são classificados como induzidos para expressar ou expressar de uma maneira específica de estágio ou tecido específico.

• Os genes domésticos se expressam o tempo todo, em todas as condições normais.
A maioria dos produtos gênicos dos genes housekeeping está envolvida nas atividades metabólicas do dia-a-dia responsáveis ​​pela manutenção da célula.

Familiarize-se com os processos de fermentação

• Mas quando a célula confere com outros sinais, como mudança na temperatura, mudança no pH e outras características ambientais, como exposição a produtos químicos tóxicos ou indutores químicos, luz, indisponibilidade de nutrientes e qualquer outro fator que não seja ambiente para as células e não favorável às células, genes específicos respondem a tais mudanças ou induções e se expressam para superar tais situações hostis ou desfavoráveis.

Características estruturais dos promotores desses genes, embora basicamente tenham características comuns, individualmente eles variam de um para o outro.

• A maioria dos genes de manutenção tem as seguintes características estruturais generalizadas.

A região de codificação começa com um códon iniciador e a fase de leitura termina em um códon terminador.

Elementos estruturais típicos do gene procariótico

A região codificadora dos genes estruturais não é dividida, mas os genes rRNA possuem espaçadores dentro deles.

• Os elementos upstream do início da região de codificação incluem elementos promotores.

Quase 50 a 100 ntds a montante do códon de início, é o primeiro nucleotídeo no qual a transcrição inicia, ou seja, é neste local que o primeiro nucleotídeo é incorporado ao RNA transcrito.

• O local é denominado local de iniciação da transcrição ou START.

Quase 10 nucleotídeos a montante do início, há uma sequência chamada TATAAT ou caixa de Pribnow.

• Qualquer nucleotídeo presente à esquerda do início é denotado pelo símbolo (-) e a região é chamada de elemento a montante. Os números são escritos como -10, -20, -35 etc.

O local de início é o primeiro final e simbolizado por +1, qualquer sequência à direita do início é chamada de elementos a jusante e numerada como +10, +35 e assim por diante.

Em –35 há outra sequência de consenso TTGACA. Essas duas sequências são os elementos promotores mais importantes, pois se houver alguma alteração em sua sequência e posição, a iniciação da transcrição sofre.

Tecnologia de DNA recombinante

• O significado de um promotor é essencialmente um módulo de sequência distinto reconhecido pelo RNA polimerase (como uma holoenzima), ligue-se firmemente à sequência e inicie transcrição desenrolando o espiralado helicoidal DNA na bolha transcricional.

As referidas sequências não só facilitam a ligação da enzima como também fornecem informações sobre a sequência para o local em que a enzima inicia a transcrição. Se qualquer uma das sequências de consenso for excluída ou alterada drasticamente, a enzima não se ligará, mesmo que se ligue, ela inicia a transcrição em diferentes posições.

O RNA procariótico-pol Holoenzyme, quando se liga corretamente em um contexto de sequência, cobre um comprimento de –60 a +20 ou um pouco mais. É esse segmento do gene denominado Promotor. Quer se trate de um gene doméstico ou de um gene especial, de procarioto ou eucarioto, o significado e a função do promotor são os mesmos.

• Assim, os promotores atuam como definindo um conjunto de elementos estruturais da sequência, que posiciona o aparelho de transcrição para iniciar o transcricional processo. Se a transcrição é iniciada com sucesso ou não os critérios, mas o posicionamento e a potencialidade para iniciar, é um critério importante, então apenas esses módulos de sequência são chamados de promotores.

Para que o RNA pol reconheça diferentes genes, os elementos promotores possuem sequências de reconhecimento (sequências de assinatura), que são reconhecidas por fatores sigma específicos que se associam ao RNA-Pol.

• No procariontes, existem outras sequências a montante do promotor, além de -35 sequências. Essas sequências podem estar presentes em -65 a -60 ou podem estar presentes em -200 ou podem estar presentes em -1000 bp a montante ou podem estar presentes em regiões a jusante.

As sequências -65 a -60 posicionam certos fatores, cuja ligação leva à ativação da polimerase, que até então permanecia inativa, embora estivesse ligada a elementos promotores corretos. Este processo é denominado como ativação e o elemento como elementos ativadores.

• A outra sequência em –200 ou & # 82121000 é chamada de realçador, pois aumenta a taxa de transcrição em 100 a 200 vezes. Isso é conseguido através de certas proteínas que se ligam a elementos potenciadores e, em seguida, contata Holoenzima de RNA por interações proteína-proteína, por meio de dobra ou looping do DNA, e aumenta a eficiência da enzima.

Algumas proteínas, após se ligarem às suas sequências de DNA, interagem com o aparelho de transcrição e ativam a enzima.

• O tipo de sequência, entretanto, e a posição das sequências variam de um gene para outro.

É importante perceber que as proteínas que se ligam têm motivos específicos chamados motivos de ligação ao DNA e também possuem domínios de interação proteína-proteína.

• O DNA também fornece um motivo estrutural na forma de sequência.

Compreender o contexto da sequência de DNA e a organização estrutural 3-D da proteína de ligação ao DNA é de grande importância para avaliar os processos regulatórios.

Processo de esterilização

• Genes que são regulados em resposta às necessidades possuem basicamente os componentes promotores. Além disso, possuem operadores, ativadores e potencializadores em diferentes posições, que requerem proteínas reguladoras específicas para seu funcionamento.

Região Terminal do Gene:

No final da região de codificação que é a região terminal além do códon ou códons terminadores, existem certas sequências posicionadas a partir do códon TER que fornecem uma sequência para o transcrito para gerar uma estrutura secundária que facilita a terminação da transcrição.

• Um dos motivos estruturais que a sequência fornece é a formação da haste com sequência rica em GC e loop aberto e termina em 2 a 4 sequências U.

Em algumas das sequências terminadoras da transcrição, existem sequências específicas ricas em Cs, elas são um pouco mais longas e distantes do códon TER.


Fundo

Triagens de mutagênese para modificadores de variação de efeito de posição em Drosófila desempenharam um papel definidor no desenvolvimento do campo da epigenética [1]. As telas usaram uma cepa de mosca que mostrou expressão variegada do Branco (C) locus, resultando em manchas vermelhas e brancas no olho, como resultado do estabelecimento estocástico do estado epigenético. Os genes identificados por essas telas têm papéis essenciais no silenciamento de genes [2–4]. Projetamos uma tela semelhante no camundongo, usando um transgene de proteína fluorescente verde (GFP) que mostra expressão variada em glóbulos vermelhos. Filhos de machos tratados com N-etil-N-nitrosoureia (ENU) são selecionados para alterações na porcentagem de eritrócitos que expressam GFP. Este é um rastreamento para efeitos dominantes. Cada linha mutante é chamada de Modificador de epialele metaestável murina dominante, MommeD[5]. As mutações subjacentes foram identificadas e publicadas para nove linhas e as mutações ocorrem em metiltransferases de DNA (Dnmt1 e Dnmt3b), remodeladores da cromatina (Smarca5 e Baz1b), uma histona desacetilase (Hdac1), um co-repressor transcricional (Trim28), um fator de iniciação de tradução eucariótica (eIF3h) [6-10] e um gene previamente desconhecido, Smchd1, agora mostrado ser necessário para a inativação do X no mouse [11, 12]. Recentemente, Smchd1 demonstrou atuar como supressor de tumor [13] e mutações em SMCHD1 foram fortemente associadas à doença humana distrofia facioscapulohumeral tipo 2 (FSHD2) [14].


14.9: Regulação do gene em procariotos - Biologia

É necessária uma assinatura do J o VE para visualizar este conteúdo. Você só poderá ver os primeiros 20 segundos.

O reprodutor de vídeo JoVE é compatível com HTML5 e Adobe Flash. Navegadores mais antigos que não suportam HTML5 e o codec de vídeo H.264 ainda usarão um reprodutor de vídeo baseado em Flash. Recomendamos baixar a versão mais recente do Flash aqui, mas oferecemos suporte a todas as versões 10 e superiores.

Se isso não ajudar, informe-nos.

Como organismos mais complexos, os procariontes usam DNA de fita dupla como material genético. No entanto, esses organismos unicelulares organizam e armazenam DNA de maneiras diferentes.

A célula procariota não possui um núcleo verdadeiro ligado à membrana. Em vez disso, uma área do citoplasma, o nucleóide, abriga todo o genoma em um cromossomo em loop e de fita dupla. O DNA aqui é bem enrolado, superenrolado para armazenamento eficiente.

Além do genoma completo, existem no citoplasma moléculas menores de DNA de fita dupla, plasmídeos. Eles se replicam independentemente da célula e podem conter genes que conferem a sobrevivência da célula, como resistência a antibióticos, se expostos a um antibiótico como a ampicilina.

10.2: DNA genômico em procariotos

O genoma da maioria dos organismos procarióticos consiste em DNA de fita dupla organizado em um cromossomo circular em uma região do citoplasma chamada nucleóide. O cromossomo é fortemente enrolado, ou superenrolado, para armazenamento eficiente. Os procariotos também contêm outros pedaços circulares de DNA chamados plasmídeos. Esses plasmídeos são menores que o cromossomo e geralmente carregam genes que conferem funções adaptativas, como resistência a antibióticos.

Diversidade genômica em bactérias

Embora os genomas bacterianos sejam muito menores do que os genomas eucarióticos, eles variam consideravelmente em tamanho e conteúdo genético. Um dos menores genomas bacterianos conhecidos é o de Mycoplasma genitalium, um patógeno sexualmente transmissível que causa infecções do trato urinário e genital em humanos. o M. genitalium o genoma tem 580.076 pares de bases de comprimento e consiste em 559 (476 codificantes e 83 não codificantes) genes. Na outra extremidade do espectro encontra-se uma linhagem particular de Sorangium cellulosum, uma bactéria que vive no solo. o S. cellulosum o genoma é enorme para uma bactéria com 14.782.125 pares de bases de comprimento, codificando 11.599 genes.

Bactérias podem ganhar resistência aos antibióticos de plasmídeos

Antes da descoberta dos antibióticos, pequenos ferimentos podiam se tornar fatais devido à incapacidade de impedir infecções bacterianas simples. A descoberta da penicilina em 1928 marcou o início da era dos antibióticos, caracterizada por revolucionar os tratamentos médicos e um aumento na expectativa de vida. No entanto, o uso excessivo de antibióticos em humanos e animais agrícolas fez com que algumas bactérias desenvolvessem resistência aos antibióticos, tornando-os menos eficazes ou ineficazes. Os genes de resistência a antibióticos podem ser transportados em plasmídeos, o que é problemático porque muitas bactérias podem trocar plasmídeos com espécies distantemente relacionadas por meio de um processo denominado conjugação bacteriana. A resistência aos antibióticos pode, portanto, se espalhar rapidamente através das populações bacterianas, destacando a necessidade urgente de desenvolver novos antibióticos.


Assista o vídeo: Regulação da Expressão Gênica em Procariotos e Eucariotos (Janeiro 2022).