Lac Operón descoberta e função

Ele Lac operon É um grupo de genes estruturais que tem a função de codificação para proteínas envolvidas no metabolismo da lactose. São genes que são ordenados consecutivamente no genoma de quase todas as bactérias e foram estudados com um esforço especial na bactéria "modelo" Escherichia coli.

O Lac Opeon foi que o modelo usado por Jacob e Monod em 1961 para a proposição de arranjos genéticos na forma de um opeone. Em suas obras, esses autores descreveram como a expressão de um ou mais genes poderia "acender" ou "sair" como resultado da presença de uma molécula (lactose, por exemplo) no meio de crescimento.

Esquema geral do Opeon. Tereseik. Trabalho derivado da imagem G3Pro. Tradução espanhola de Alejandro Porto. [CC por (https: // CreativeCommons.Org/licenças/por/3.0)]

Bactérias que crescem em meios ricos em compostos de carbono ou açúcares além da lactose, como glicose e galactose, têm quantidades muito baixas das proteínas necessárias para a metabolização da lactose.

Então, na ausência de lactose, o operador está "desligado", impedindo que a RNA polimerase transcreva o segmento de genes correspondente ao lac opeon. Quando a célula "percebe" a presença de lactose, o OpeOne é ativado e esses genes são normalmente transcritos, o que é conhecido como a "ignição" do operador.

Todos os genes operon são traduzidos em uma única molécula de Messenger RN.

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Descoberta

A teoria de Jacob e Monod se desenvolveu em um contexto em que muito pouco se sabia sobre a estrutura do DNA. E é que apenas oito anos antes de Watson e Crick tocaram sua proposta sobre a estrutura do DNA e do RNA, então os mensageiros mal se conheceram.

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Jacob e Monod na década de 1950 já haviam mostrado que o metabolismo da lactose bacteriana era geneticamente regulamentado por duas condições muito específicas: a presença e a ausência de lactose.

Ambos os cientistas observaram que uma proteína com características semelhantes a uma enzima alostérica foi capaz de detectar a presença de lactose no meio e, que uma vez que o açúcar é detectado, a transcrição de duas enzimas é estimulada: uma permease lactose e outra galactosidase.

Atualmente, sabe -se que a permease exercita funções no transporte de lactose para a célula e que a galactosidase é necessária para "quebrar" ou "cortar" a molécula de lactose em glicose e galactose, para que a célula possa aproveitar esse dissacarídeo em sua partes constituintes.

Perto da década de 1960, já havia sido determinado que a lactose permeasa e galactosidase foi codificada por duas sequências genéticas adjacentes, a região Z e a região e, respectivamente.

Operón lac faz parte do genoma da bactéria Escherichia coli. Fonte: Niaid [CC por 2.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/por/2.0)], via Wikimedia Commons

Finalmente, em 1961, Jacob e Monod apresentaram um modelo genético composto por cinco elementos genéticos:

- Um promotor

- Um operador e

- os genes z, e e para.

Todos esses segmentos se traduzem em um único RNA mensageiro e incluem as partes essenciais para definir praticamente qualquer operador bacteriano na natureza.

Experimentos e análise genética

Jacob, Monod e seus colaboradores fizeram muitas experiências com células bacterianas que possuíam mutações que tornaram as cepas incapazes de metabolizar a lactose. Tais cepas foram identificadas com o nome da tensão e a mutação correspondente que possuíam.

Dessa maneira, os pesquisadores foram capazes de identificar que as mutações nos genes lacZ, que codifica a β-galactosidase e rendição, que codifica a lactose de permease, produziu bactérias do tipo lac-, isto é, bactérias incapazes de metabolizar a lactose.

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A partir de "mapeamento genético" usando enzimas de restrição, a localização dos genes nas diferentes cepas foi posteriormente determinada, fato que permitiu estabelecer que os três genes Lacz, Lacy e LACA são encontrados (nessa ordem) no cromossomo bacteriano em um Grupo de genes adjacentes.

A existência de outra proteína, chamada proteína repressiva, que não é necessariamente considerada como "parte" do operador, foi elucidada através de mutações de um gene chamado laci-. Isso codifica uma proteína que se liga à região "operadora" no operador e evita a transcrição dos genes para a β-galactosidase e a permease lactose.

Dizem que essa proteína não faz parte dos genes que compõem o lac opeon, pois estão realmente localizados "a montante" deste último e são transcritos em diferentes mensageiros RNA.

Esquema de operação lac (Fonte: Barbarossa na Dutch Wikipedia [CC BY-SA (http: // criativo.Org/licenças/BY-SA/3.0/)] via Wikimedia Commons)

As cepas bacterianas que têm a mutação laci- expressa "constitutivamente" o lacz, lcy e lacque.

Muitas dessas observações foram corroboradas pela transferência dos genes laci+ e lacZ+ para uma célula bacteriana que não produziu as proteínas codificadas por esses genes em um meio de lactose.

Como as bactérias "transformadas" dessa maneira só produziram a enzima β-galactosidase na presença de lactose, o experimento confirmou que o gene laci era importante para a regulação da expressão do laceon.

Função

O lac opeon regula a transcrição dos genes necessários para que as bactérias assimilem a lactose como fonte de carbono e energia. No entanto, a transcrição desses genes ocorre apenas quando a principal fonte de energia corresponde a carboidratos de galactosídeo.

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Nas células bacterianas, existem mecanismos que regulam a expressão dos genes de operação de LAC quando estão na presença de glicose ou qualquer outro açúcar "fácil" de metabolizar.

A metabolização desses açúcares implica seu transporte para o interior celular e sua ruptura ou processamento traseiro.

A lactose é usada como uma fonte de energia alternativa para bactérias, ajudando -as a sobreviver mesmo depois que outras fontes de energia estão esgotadas, como glicose.

O modelo Lac Opeon foi o primeiro sistema genético desse tipo a ser elucidado e, portanto, serviu de base para descrever muitos outros operons no genoma de diferentes tipos de microorganismos.

Com o estudo deste sistema, o conhecimento do funcionamento das proteínas "repressor" que se ligam ao DNA. Também foi feito progresso no entendimento das enzimas alestéricas e como elas agem seletivamente ao reconhecer um ou outro substrato.

Outro avanço importante que surgiu do estudo do Lac Opeon foi o estabelecimento da função crucial desempenhada pelos mensageiros do ARNS para traduzir as instruções encontradas no DNA e também como um passo anterior à síntese de proteínas.

Referências

1. Griffiths, a. J., Wessler, s. R., Lewontin, r. C., Gelbart, w. M., Suzuki, d. T., & Miller, J. H. (2005). Uma introdução à análise genética. Macmillan.
2. Hartwell, l., Goldberg, m. eu., Fischer, J. PARA., Hood, l. E., & Aquadro, C. F. (2008). Genética: dos genes genomas (pp. 978-0073227382). Nova York: McGraw-Hill.
3. Lewis, m. (2013). Allostery e The Lac Operon. Journal of Molecular Biology, 425(13), 2309-2316.
4. Müller-Hill, b., & Oehler, S. (mil novecentos e noventa e seis). O operon lac (pp. 66-67). Nova York :: Walter de Gruyter.
5. Parker, J. (2001). Lac operon.
6. Yildirim, n., & Kazanci, c. (2011). Simulação e análise determinística e estocarta de redes de reação bioquímica: o exemplo de exemplo de lactose Opeon Exemplo. Em métodos em enzimologia (vol. 487, pp. 371-395). Academic Press.