Introdução à Genética
Resumo do óperon lac
Como a ligação do complexo cAMP-CAP ao óperon promove a ligação da RNA
polimerase ao promotor lac? Na Figura 11.15, o DNA está dobrado quando a CAP está ligada. Esse dobramento do DNA pode auxiliar a ligação da RNA polimerase ao promotor. Também existem evidências de que a CAP realiza um contato direto com a RNA polimerase, que é importante para o efeito de ativação da CAP. A sequência de bases demonstra que a CAP e a RNA polimerase se ligam de modo diretamente adjacente entre si
no promotor lac (Figura 11.16).
CONCEITO-CHAVE Generalizando a partir do modelo do óperon lac, podemos imaginar o DNA ocupado por proteínas
reguladoras ligadas aos sítios operadores que elas controlam. O padrão exato da ligação dependerá de quais genes
estão ligados ou desligados e do fato de ativadores ou repressores regularem óperons em particular.
Resumo do óperon lac
Agora podemos ajustar os sítios de ligação da CAP-cAMP e da RNA polimerase ao modelo
detalhado do óperon lac, conforme demonstrado na Figura 11.17. A presença de glicose evita o metabolismo da lactose, tendo em vista que um produto da fragmentação da glicose inibe a manutenção dos altos níveis de cAMP necessários para a formação do complexo CAP-cAMP, que por sua vez é necessário para que a RNA polimerase se ligue ao sítio do
promotor lac (ver Figura 11.17 A e B). Até quando há uma escassez de catabólitos de glicose e formação de CAP-cAMP, o mecanismo para o metabolismo da lactose será
implementado apenas se a lactose estiver presente (ver Figura 11.17 C). Apenas duas ou três moléculas de β-galactosidase estão presentes por célula na ausência de lactose ou na presença de lactose e glicose. Essas aumentam para aproximadamente 3.000 moléculas da enzima quando a lactose está presente e a glicose está ausente. Portanto, a célula conserva a sua energia e seus recursos por meio da produção de enzimas que metabolizam a lactose apenas quando elas são tanto necessárias quanto úteis.
FIGURA 11.15 A. Quando a CAP se liga ao promotor, ela cria uma dobra superior a 90° no DNA. B. Imagem derivada da análise estrutural do complexo CAP-DNA. (B. De S. Schultz e T. A. Steitz.)
FIGURA 11.16 A região de controle do óperon lac. A sequência de bases e os limites genéticos da região de controle do óperon lac, com sequências parciais para os genes estruturais. (Dados de R. C. Dickson, J. Abelson, W. M. Barnes e W. S. Reznikoff, “Genetic Regulation: The Lac Control Region”, Science 187, 1975, 27.)
FIGURA 11.17 O óperon lac é controlado em conjunto pelo repressor Lac (controle negativo) e pela proteína ativadora de catabólito (CAP; controle positivo). Grandes quantidades de mRNA são produzidas apenas quando a lactose está presente para inativar o repressor, e baixos níveis de glicose promovem a formação do complexo CAP-cAMP, que regula positivamente a transcrição.
O controle do indutor-repressor do óperon lac é um exemplo de repressão, ou controle
negativo, no qual a expressão normalmente está bloqueada. Contrariamente, o sistema de CAP-cAMP é um exemplo de ativação, ou controle positivo, tendo em vista que ele atua como um sinal que ativa a expressão — nesse caso, o sinal de ativação é a interação do
complexo CAP-cAMP com o sítio de ligação da CAP ao DNA. A Figura 11.18 resume esses dois tipos básicos de sistemas de controle.
CONCEITO-CHAVE O óperon lac é um agrupamento de genes estruturais que especi cam enzimas que participam no
metabolismo da lactose. Esses genes são controlados pelas ações coordenadas das regiões do promotor e operador