Conceito de Gene Estrutural
Um gene que codifica uma proteína ou RNA é um gene estrutural. Um tipo de gene estrutural é um gene regulador que codifica uma proteína ou RNA envolvido na regulação da expressão de outros genes.
Os produtos dos genes estruturais dão origem a uma diversidade de estruturas e funções de proteínas como, proteínas estruturais (por exemplo, a queratina e o colagénio), enzimas e proteínas regulatórias.
A maioria dos genes estruturais é localizada no DNA não repetitivo.
Exemplos de genes estruturais
O operão da lactose da bactéria Gram-negativa Escherichia coli é utilizado como exemplo por apresentar várias características em comum com outros operões. Os genes estruturais do operão da lactose são os genes lacZ, lacY e lacA. O gene lacZ codifica a enzima β-galactosidase responsável pela hidrólise da lactose como fonte de carbono nos seus constituintes mais simples, galactose e glucose, lacY codifica a permease que promove o transporte da lactose através da parede celular bacteriana e lacA uma transacetilase. Na presença de lactose, o repressor lac altera a sua conformação, reduzindo a sua afinidade para o operador lac. Assim, a RNA polimerase inicia a transcrição dos genes estruturais lacZ, lacY e lacA .
O operão da lactose na presença de lactose. O repressor lac altera a sua conformação, reduzindo a sua afinidade para o operador lac. Assim, a RNA polimerase inicia a transcrição dos genes estruturais lacZ, lacY e lacA. Adaptado de http://www.biorede.pt/page.asp?id=1564.
A arabinose é outra fonte de carbono que pode ser utilizada pela bactéria Escherichia coli. Os genes estruturais araB, araA e araD (ordem de leitura no operão) fazem parte do operão da arabinose e codificam enzimas catabólicas. Os três genes estruturais do operão da arabinose – genes araB, araA e araD – são transcritos juntos num único RNA mensageiro (mRNA), denominado mRNA policistrónico, tal como os genes estruturais do operão da lactose – genes lacZ, lacY e lacA. Em ambos os exemplos, a disponibilidade de fontes de carbono e os produtos de genes reguladores controlam a sua expressão.
Na levedura Saccharomyces cerevisiae, o produto do gene estrutural SFP1 bloqueia a transição G2/ Mitose do Ciclo Celular, em resposta a danos no DNA, ou seja, o checkpoint G2 pode ativar SFP1 atrasando a entrada da célula em Mitose até o dano ser reparado. Este gene estrutural regula, deste modo, a expressão de genes envolvidos na transição G2/M durante o ciclo mitótico e a resposta a danos no DNA.
Os genes cujos produtos têm determinadas funções em vias metabólicas estão frequentemente localizados juntos em clusters nos cromossomas dos procariontes, como o operão da lactose ou o operão da arabinose, mencionados anteriormente. Em contraste, cada gene estrutural em eucariontes tem geralmente o seu próprio promotor (onde se liga a RNA polimerase). Os genes estruturais, em eucariontes, envolvidos em determinada via metabólica estão muitas vezes afastados, localizando-se em diferentes cromossomas.
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