Conceito de Operão
Um operão é formado pelo promotor, genes estruturais
e pelo operador. Em procariontes, os genes estruturais que
codificam proteínas que fazem parte da mesma via metabólica, são muitas
vezes contíguos e controlados em conjunto ao fazerem parte do mesmo
operão. Deste modo, são expressos no
mesmo
RNA mensageiro, num transcrito denominado policistrónico.
Pode-se classificar os operões em dois tipos. Os operões
indutíveis são aqueles que estão envolvidos no catabolismo de
determinados substratos, a título de exemplo, a decomposição de açúcares
como a lactose nos seus constituintes mais simples. Os operões
repressores estão por sua vez
envolvidos
no anabolismo de substâncias essenciais à célula, tais como a
síntese de aminoácidos.
A disponibilidade das fontes de carbono e
os produtos de genes reguladores controlam a expressão dos genes
no operão. Pode assim ocorrer dois tipos de regulação, positiva
ou negativa.
Ocorre uma regulação negativa quando, na
ausência de substrato, uma proteína repressora liga-se ao operador,
impedido que a RNA polimerase se ligue ao promotor ou se mova ao longo
do DNA, e naturalmente impedindo a transcrição. Um exemplo deste tipo de
regulação é a que ocorre no operão da lactose. O gene
regulador lacI ou repressor lac produz um mRNA
que, por sua vez, produz uma proteína que pode ligar-se ao operador do
operão da lactose, na ausência deste substrato. O gene que
codifica esta proteína repressora encontra-se fora do operão,
sendo constantemente produzidas quantidades parcas da proteína
repressora. No entanto, na presença de lactose ou um indutor como
o IPTG, esta liga-se ao repressor modificando a sua conformação e
desta maneira dificultando a sua ligação ao operador. Isto permite o
acesso da RNA polimerase e a transcrição dos genes do operão
necessários ao metabolismo da lactose.
Ocorre uma regulação positiva dos
operões bacterianos quando é preciso que uma proteína ativadora se
ligue ao promotor para aumentar a afinidade da RNA polimerase ao
promotor. Com a ligação da proteína ativadora ocorre a transcrição do
operão e/ ou o aumento da transcrição. A proteína ativadora pode ser
ativa ou inativa. Quando a proteína ativadora é inativa, ela precisa de
se ligar a uma molécula efetora para poder se ligar ao promotor ou fazer
a ligação com mais eficiência. A situação inversa pode ocorrer quando a
proteína ativadora é ativa, ao ligar-se a determinada molécula torna-se
inativa.
Apesar
dos genes de eucariontes serem geralmente considerados monocistrónicos,
tendo cada um o seu promotor, foram nos últimos anos reportados casos de
transcrição policistrónica em eucariontes. Assim, também existem operões
eucariontes nos quais ocorre a co-expressão de proteínas funcionalmente
relacionadas tal como acontece nos operões bacterianos. A título de
exemplo, o nemátodo Caenorhabditis elegans terá
sido o primeiro animal no qual foram descobertos operões, em
1993. Os transcritos policistrónicos dos seus operões são posteriormente
processados em transcritos monocistrónicos.
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