Galeria de mapas mentais Capítulo 5 Mapa Mental da Regulação da Expressão Gênica Procariótica
Biologia molecular Regulação da expressão gênica procariótica, incluindo características de expressão gênica, características de regulação da expressão gênica, regulação do nível transcricional, etc.
Editado em 2023-11-08 17:37:49Il s'agit d'une carte mentale sur les anévrismes intracrâniens, avec le contenu principal, notamment: le congé, l'évaluation d'admission, les mesures infirmières, les mesures de traitement, les examens auxiliaires, les manifestations cliniques et les définitions.
Il s'agit d'une carte mentale sur l'entretien de comptabilité des coûts, le principal contenu comprend: 5. Liste des questions d'entrevue recommandées, 4. Compétences de base pour améliorer le taux de réussite, 3. Questions professionnelles, 2. Questions et réponses de simulation de scénarios, 1. Questions et réponses de capacité professionnelle.
Il s'agit d'une carte mentale sur les méthodes de recherche de la littérature, et son contenu principal comprend: 5. Méthode complète, 4. Méthode de traçabilité, 3. Méthode de vérification des points, 2. Méthode de recherche inversée, 1. Méthode de recherche durable.
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Regulação da expressão gênica procariótica
Características de expressão gênica
A expressão genética é específica da condição
Os níveis de expressão de muitos genes (genes indutíveis e reprimíveis) são afetados pelo estado nutricional e por fatores ambientais
A transcrição genética ocorre principalmente em unidades de operons
Consiste em um promotor, um gene operador e um grupo de genes estruturais funcionalmente relacionados e controlados por ele.
A especificidade da transcrição gênica é determinada pelo fator σ
Acoplamento de transcrição e tradução
Características de regulação da expressão gênica
A expressão genética é regulada em vários links
A transcrição (especialmente o início e o alongamento da transcrição) é o elo mais importante na regulação da expressão gênica
Fatores de transcrição são proteínas de ligação ao DNA
Os efeitos dos fatores de transcrição incluem regulação negativa e regulação positiva
Regulação negativa: proteína repressora
Regulação positiva: ativação de proteínas
Os procariontes dependem principalmente da regulação negativa
Existe um mecanismo regulatório coordenado
Existe um mecanismo de controle de atenuação
Existe um mecanismo de controle de resposta a emergências
Regulação ao nível da transcrição
Regulação da síntese de RNA
elementos regulatórios
Elemento de atuação cis - DNA
promotor, terminador
Promotor: Uma sequência de DNA que pode ser reconhecida, combinada e iniciada pela RNA polimerase para iniciar a transcrição genética.
Terminador: Uma sequência de DNA que dá à RNA polimerase um sinal para encerrar a transcrição.
gene operador
Frequentemente adjacente ao promotor ou sobreposto à sequência do promotor
é o sítio de ligação para proteínas repressoras
A proteína repressora liga-se ao gene operador, impedindo a ligação da RNA polimerase ao promotor, inibindo assim a transcrição de genes estruturais.
sítio de ligação de ativina
Frequentemente localizado a montante do promotor
é o sítio de ligação para proteínas ativadoras
Ao ativar proteínas que se ligam a este local, elas aumentam a atividade de iniciação da transcrição da RNA polimerase.
elemento de ação trans - proteína reguladora
proteína repressora
repressor, regulador negativo
Combinada com o gene operador, a RNA polimerase não pode se ligar ao promotor ou não pode iniciar a transcrição após a ligação.
Media a regulação negativa
proteína ativadora
ativador, regulador positivo
Liga-se ao local de ligação da proteína ativadora para aumentar a atividade de iniciação da transcrição da RNA polimerase
Media a regulação positiva
efetor
indutor
efetor que causa a expressão do operon
Proteína repressora passiva → indução regulatória negativa
proteína ativadora → indução de regulação positiva
corepressor
efetor que desliga o operon
Proteína repressora ativada → repressão regulatória negativa
Ativador passivado → repressão regulatória positiva
Controle de iniciação (controle do promotor)
Regulação da iniciação da transcrição no nível do operon
sistema regulador negativo repressor
Operon indutível (operon lactose, catabolismo)
Com a lactose, a proteína repressora codificada pelo gene regulador está ativa, liga-se ao gene operador e o gene é desligado.
Sem lactose, a proteína repressora codificada pelo gene regulador perde atividade e não consegue se ligar ao gene manipulado, causando expressão gênica
Operon repressor (operon triptofano, anabolismo)
Sem trp, a proteína repressora fica inativa, não consegue se ligar ao gene operador e o gene é ativado.
Um grande número de trp, trp liga-se à proteína repressora e depois liga-se ao gene operador, desligando o gene
Sistema regulatório positivo cAMP-CAP
conceitos chave
CAP: A proteína ativadora do gene catabólico, também conhecida como CRP (proteína receptora CAMP), é um regulador positivo necessário para que alguns promotores iniciem a transcrição.
Site CAP: site de ligação CAP
cAMP: AMP cíclico, segundo mensageiro intracelular, indutor
Efeito da glicose: as bactérias usam preferencialmente a glicose como fonte de carbono
Complexo CAP-cAMP promove transcrição
Os níveis de AMPc estão inversamente relacionados aos níveis de glicose
ao controle
Reduza a atividade do AMPc e o CAP fica inativo
Somente quando cAMP-CAP se liga ao sítio CAP no DNA o operon lactose pode ser aberto e os genes podem ser expressos.
A glicose inibe a atividade da adenilil ciclase através de metabólitos, reduzindo assim o conteúdo de AMPc, tornando o CAP incapaz de se ligar ao DNA, o operon da lactose é fechado, os genes não são expressos, o conteúdo de β-galactosidase é baixo e a lactose não é utilizada.
Regulação dupla do operon lactose: ele é regulado por sistemas positivos e negativos ao mesmo tempo. Somente quando o cAMP-CAP se liga ao sítio de ligação do CAP e a proteína repressora se separa do operador é que a expressão dos genes estruturais pode começar.
Regulamento de terminação (regulamento do atenuador)
O acoplamento de transcrição e tradução é a base da regulação de atenuação
conceito
Atenuação: Um mecanismo regulador negativo alcançado por um atenuador na região líder de um operon que interrompe a transcrição em andamento. Só existe em procariontes
Atenuador: Uma sequência de nucleotídeos no DNA que pode causar o término prematuro da transcrição (região 123-150)
Peptídeo líder: É um polipeptídeo composto por 14 aminoácidos, que contém dois trp de triptofano
ao controle
Baixas concentrações de triptofano → Leia mais
Alta concentração de triptofano → atenuação
Escassez de outros/todos os aminoácidos → atenuação
Regulação negativa dupla do operon triptofano: regulação repressiva e regulação de atenuação complementam-se
Link: O primeiro atua no link de iniciação da transcrição e o último atua no link de alongamento da transcrição.
Sinal: O primeiro é o nível de triptofano; o último é o nível de triptofanil tRNA;
Características: O primeiro é eficaz e econômico, o último é sutil e rápido;
operão árabe
genes estruturais
araBAD
elementos regulatórios
dois promotores
promotor araBAD araPBAD
promotor araC araPC
Quatro outros elementos reguladores araO2, araO1, araI1, araI2
mecanismo de controle
Sem arabinose: A proteína reguladora liga-se a I1 e O2, bloqueando a transcrição do gene da arabinose e produzindo um efeito regulador negativo.
Com arabinose: a proteína reguladora é convertida num ativador que se liga a I1 e I2, ativando a transcrição do gene da arabinose. O início da transcrição também requer a participação conjunta do CAMP-CRP. produzir efeitos regulatórios positivos
Características
AraC tem funções duplas, é uma proteína repressora e uma proteína ativadora
Pode desempenhar papéis regulatórios negativos e positivos
A própria AraC também está sujeita a regulamentação autóloga
Controle rigoroso
resposta de emergência bacteriana
condição de disparo
Às vezes, as bactérias enfrentam emergências como a falta de aminoácidos – uma falta total de aminoácidos.
Resposta de emergência
Interrompe quase todas as reações bioquímicas que produzem vários RNAs, açúcares, gorduras e proteínas
mecanismo de controle
Indutor: tRNA vazio
Sinal de Emergência: Nucleotídeo de Ponto Mágico
Mecanismo: O tRNA vazio regula a taxa de síntese de proteínas e RNA
Controle de nível de tradução
Efeitos da estabilidade do mRNA na tradução
O ciclo de reprodução bacteriana dura de 20 a 30 minutos e requer rápida síntese ou degradação do mRNA para se adaptar às mudanças ambientais.
A maioria dos mRNAs bacterianos tem vida curta
A vida útil do mRNA é regulada por proteínas de ligação ao RNA
5'O impacto da UTR na tradução
Sequência SD: uma sequência rica em nucleotídeos de purina (9-12 pb) antes do códon de início do mRNA
Riboswitch: um elemento estrutural de RNA no mRNA que pode se ligar a metabólitos livres ou outros ligantes de moléculas pequenas para causar alterações conformacionais no mRNA, regulando assim a expressão gênica.
Regulação homeopática: alterações na forma própria causadas pela combinação do domínio aptâmero e pequenas moléculas
Transregulação: a mudança em sua própria forma causada pela conexão com fragmentos de RNA ou DNA antisense
Efeitos regulatórios do RNA antisense
Os genes que são transcritos para produzir RNA antisense são chamados genes antisense
Este tipo de RNA complementar que interfere na função do mRNA é denominado micRNA, ou RNA antisense.
Regulação negativa através da ligação de sequências de RNA complementares a mRNAs alvo específicos
Efeitos de códons raros na tradução
Proteínas que usam códons raros com maior frequência têm taxas de expressão mais baixas
As proteínas que usam códons raros com mais frequência nas células são principalmente proteínas reguladoras, enquanto os genes estruturais usam códons raros com menos frequência.
Impacto da sobreposição de genes na tradução
Códigos sobrepostos garantem que dois genes consecutivos sejam traduzidos pelo mesmo ribossomo
A tradução acoplada é um meio importante para garantir que dois produtos genéticos sejam iguais em quantidade
Outras maneiras de controlar os níveis de tradução
Frameshift ribossômico
Salto de código do ribossomo
resgate de ribossomo
Conhecimento comum sobre regulação da expressão gênica
conceito de expressão genética
A expressão genética típica é o processo no qual os genes produzem proteínas biologicamente ativas por meio de transcrição e tradução.
Alguns genes são apenas transcritos, mas não traduzidos. O processo de transcrição e síntese de RNA a partir de genes que codificam rRNA e tRNA também pertence à expressão gênica.
padrão de expressão genética
expressão constitutiva
Definição: Raramente é afetado por fatores ambientais internos e externos. É afetado apenas pelo promotor e pela RNA polimerase e pode ser expresso continuamente em todas as células em qualquer estágio do desenvolvimento individual.
Gene: Gene das tarefas domésticas
tipo
Alguns produtos genéticos, como tRNA, rRNA, RNA pol
Enzimas envolvidas no metabolismo básico
Quase todos os componentes básicos das células
expressão específica do tecido
Definição: Refere-se a um tipo de expressão genética que está sujeito a alterações nos níveis de expressão devido a mudanças ambientais.
expressão indutível
O fenômeno do aumento dos níveis de expressão gênica em resposta a mudanças nas condições ambientais é chamado de indução.
genes induzíveis
expressão inibitória
O fenômeno da redução dos níveis de expressão gênica à medida que as condições ambientais mudam é chamado de repressão.
genes reprimíveis
expressão colaborativa
Definição: Sob o controle de um determinado mecanismo, um grupo de genes funcionalmente relacionados precisa ser coordenado e expresso em conjunto, o que é chamado de expressão coordenada.
A expressão de operons e reguladores procarióticos é uma expressão coordenada
padrões de expressão genética
especificidade de tempo
Definição: De acordo com os requisitos funcionais, a expressão de um gene específico ocorre estritamente em uma sequência temporal específica, que é chamada de especificidade temporal da expressão gênica.
A especificidade temporal da expressão gênica em organismos multicelulares também é chamada de especificidade de estágio.
especificidade espacial
Definição: Durante todo o processo de crescimento individual, um determinado produto gênico aparece sequencialmente em diferentes espaços teciduais do indivíduo, o que é chamado de especificidade espacial da expressão gênica, também conhecida como especificidade celular ou tecidual.
regulação da expressão genética
Definição: A mesma informação genética (mesmos genes estruturais) contida em várias células do corpo expressa seletiva e programaticamente um número específico de genes específicos de acordo com diferentes estágios de desenvolvimento, diferentes células de tecidos e diferentes estados funcionais do corpo.
fatores regulatórios
Sequência de DNA
proteína
RNA pequeno
Mecanismo regulatório
interações entre moléculas de ácido nucleico
Interações entre ácidos nucléicos e moléculas de proteínas
interações entre moléculas de proteínas
elementos regulatórios
elemento de atuação cis
Ele não codifica nenhuma proteína em si, mas apenas fornece um local de ação para interagir com fatores de ação trans.
As sequências que existem nas sequências flanqueadoras de genes que podem afectar a expressão genética incluem promotores, sequências reguladoras intensificadoras e elementos indutíveis. O seu papel é participar na regulação da expressão genética.
elemento de transação
Proteínas que podem reconhecer ou ligar-se direta ou indiretamente às sequências centrais de vários elementos de ação cis, participando assim na regulação da eficiência de transcrição de genes alvo.
nível de controle
ponto de controle básico
ativação estrutural de genes
Iniciação da transcrição
etapa mais importante
Processamento e transporte pós-transcricional
Processamento de tradução e pós-tradução
significado biológico
Adaptar-se ao ambiente, manter o crescimento e a proliferação (procarióticos, eucarióticos)
Manter a ontogenia e a diferenciação (eucariótica)