Opeón descoberta, modelo, classificação, exemplos

A Operon Consiste em um grupo de genes ordenados consecutivamente que são regulados entre si, que codificam proteínas que estão funcionalmente relacionadas e que são encontradas em todo o genoma de bactérias e genomas "ancestrais".

Este mecanismo de regulação foi descrito por f. Jacob e J. Monod em 1961, fato que lhes rendeu o Prêmio Nobel de Fisiologia e Medicina em 1965. Esses pesquisadores propuseram e demonstraram o funcionamento das operações através dos genes que eles codificam para as enzimas exigidas por Escherichia coli Para o uso de lactose.

Esquema gráfico de uma fita de DNA com os genes que compreendem o operon de lactose (promotor, operador, lacz, rendado, laca e terminador) (Fonte: Llull ~ Commonswiki via Wikimedia Commons)

As operações são responsáveis ​​por coordenar a síntese de proteínas de acordo com as necessidades de cada célula, ou seja, elas só se expressam para gerar proteínas no momento e no local exato onde são necessários.

Os genes contidos nas operações são geralmente. Estes podem ser a síntese de aminoácidos, de energia na forma de ATP, de carboidratos, etc.

As operações também são frequentemente encontradas em organismos eucarióticos, no entanto, em contraste com os organismos procarióticos, em eucariotos A região do operador não é transcrita como uma única molécula de RNA mensageiro.

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Descoberta

O primeiro avanço importante em termos de operações de François Jacob e Jacques Monod foi focar o problema de "adaptação enzimática", que consistia no aparecimento de uma enzima específica somente quando a célula estava na presença de um substrato.

Essa resposta celular a substratos foi observada em bactérias há muitos anos. No entanto, os pesquisadores se perguntaram como a célula determinou exatamente o que a enzima deveria sintetizar para metabolizar o referido substrato.

Jacob e Monod observaram que as células bacterianas, na presença de carboidratos do tipo galactose, produziram 100 vezes mais β-galactosidase do que em condições normais. Esta enzima é o que é responsável por decompor os β-galactosídeos, de modo que a célula tira proveito deles metabolicamente.

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Assim, ambos os pesquisadores chamados de carboidratos de galactosídeo como "indutores", pois foram responsáveis ​​por induzir um aumento na síntese de β-galactosidase.

Da mesma forma, Jacob e Monod encontraram uma região genética com três genes que foram controlados de maneira coordenada: o gene z, codificando a enzima β-galactosidase; o gene e, codificando a enzima permeasa lactose (transporte de galactosídeos); e o gene A, que codifica a enzima transacetilase, que também é essencial para a assimilação de galactosídeos.

Através da análise genética subsequente, Jacob e Monod esclareceram todos os aspectos do controle genético do operon de lactose, concluindo que o segmento dos genes z e constitui uma única unidade genética com expressão coordenada, que foi o que eles definiram como "Opeón".

Modelo Operon

O modelo operacional foi descrito com precisão pela primeira vez em 1965 por Jacob e Monod para explicar a regulação de genes que são transcritos e transcritos para as enzimas necessárias em Escherichia coli Para metabolizar a lactose como fonte de energia.

Esses pesquisadores propuseram que as transcrições do gene ou o conjunto de genes que são regulados consecutivamente por dois elementos: 1) um gene regulatório ou gene repressor 2) e um operador ou operador de genes operacionais.

O gene operacional está sempre ao lado dos genes estruturais cuja expressão é responsável pela regulação, enquanto o gene repressor codifica uma proteína chamada "repressor" que se liga ao operador e impede sua transcrição.

A transcrição é reprimida quando o repressor está ligado ao gene do operador. Dessa maneira.

Pode servir a você: Heritage Pós -Mendelian: Principais Teorias Esquema operacional operacional de lactose através de seus diferentes elementos de controle. Este é o operador "modelo" usado pelos professores de biologia para ensinar o funcionamento desses genes (fonte: Tereseik. Trabalho derivado da imagem G3Pro. Tradução espanhola de Alejandro Porto. [CC por (https: // CreativeCommons.Org/licenças/por/3.0)] via Wikimedia Commons)

Atualmente, sabe -se que a ligação do repressor ao operador evita, com mecanismos estéricos, que a RNA polimerase se junta ao local do promotor para começar a transcrever os genes.

O site do promotor é o "site" que reconhece a RNA polimerase para se juntar e transcrever os genes. Não ser capaz de ingressar não pode transcrever nenhum dos genes de sequência.

O gene operacional está entre uma região genética da sequência conhecida como genes promotores e estruturais. No entanto, Jacob e Monod não identificaram esta região em seu tempo.

Atualmente, sabe -se que a sequência completa que inclui o gene ou genes estruturais, o operador e o promotor, é essencialmente o que constitui um "Opeone".

Classificação de Operons

As operações são classificadas apenas em três categorias diferentes que dependem da maneira como eles regulam, ou seja, alguns são expressos continuamente (constitutivos), outros precisam de alguma molécula ou fator específico para ativar (induzível) e outros são continuamente expressos até que o indutor seja expresso (repressível).

Os três tipos de operons são:

Opeon induzível

Opens desse tipo são regulados por moléculas no ambiente, como aminoácidos, açúcares, metabólitos, etc. Essas moléculas são conhecidas como indutores. Se a molécula que atua como um indutor, os genes operon não são ativamente transcritos.

Nas operações induzíveis, o repressor livre se liga ao operador e evita a transcrição dos genes encontrados no Opeon. Quando o indutor é unido ao repressor, é formado um complexo que não pode ser unido ao repressor e, portanto, os genes operon são traduzidos.

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Opeon repressível

Esses operons dependem de moléculas específicas: aminoácidos, açúcares, cofatores ou fatores de transcrição, entre outros. Estes são conhecidos como corrigidos e agem totalmente opostos aos indutores.

Somente quando o corrigido se junta ao repressor, a transcrição para e, portanto, a transcrição dos genes contidos no interior no Opeone não acontece. Então a transcrição de um opeone repressível só para com a presença do corrigido.

Opeon constitutivo

Esses tipos de operações não são regulamentados. Eles são constantemente transcritos ativamente e, no caso de alguma mutação que afete a sequência desses genes, a vida das células que as contém pode ser afetada e, geralmente, acionar a morte celular programada.

Exemplos

O primeiro e mais reconhecido exemplo da função de um operon é o operador LACA (lactose). Este sistema é responsável pela transformação da lactose, um dissacarídeo, em monossacarídeos de glicose e galactose. Neste processo, três enzimas Lei:

- Β-galactosidase, responsável pela conversão de lactose em glicose e galactose.

- Permease lactose, responsável pelo transporte de lactose do meio extracelular para a célula e

- Transceilase, que pertence ao sistema, mas tem uma função desconhecida

O operon TRP (triptofano) de Escherichia coli Controla a síntese do triptofano, tendo como precursor do ácido corísico. Dentro deste operone estão os genes de cinco proteínas que são usadas para a produção de três enzimas:

- A primeira enzima, codificada pelos genes E e D, catalisa as duas primeiras reações da via triptofana e é conhecida como síntesease antranilato

- A segunda enzima é glicerolfosfato e catalis

- A terceira e última enzima é o triptofano sintetase, responsável por produzir o triptofano a partir de fosfato de indol-glicerol e serina (esta enzima é o produto dos genes b e a) a)

Referências

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