Conceito de Gene Regulador
Um gene regulador codifica para uma proteína ou RNA que regula a expressão de outro gene. Deste modo, os genes reguladores podem regular a transcrição de outros genes através da ligação dos seus produtos a determinados locais no DNA, geralmente a montante do gene alvo. Os genes reguladores podem regular um gene alvo de forma positiva, “ligando-o”, ou de forma negativa, “desligando-o”.
A regulação da expressão dos genes em procariontes e eucariontes dá-se, geralmente, a nível da transcrição. Os produtos dos genes reguladores podem ser proteínas repressoras, proteínas ativadoras ou pequenos RNAs regulatórios.
A função de um gene regulador pode ser investigada pela introdução de oligonucleotídeos antisense ou antigene. Os oligonucleotídeos antisense ligam-se ao mRNA bloqueando a sua tradução, e consequentemente a expressão do gene, e os oligonucleotídeos designados por antigene ligam-se ao gene e bloqueiam a sua transcrição.
Exemplos de genes reguladores
Os genes reguladores são essenciais para a regulação da expressão genética nas células e vírus, uma vez que os seus produtos permitem a adaptabilidade e sobrevivência destes organismos face a determinados sinais externos e condições adversas. Estes estímulos podem ser a disponibilidade de nutrientes ou a densidade populacional em determinadas espécies bacterianas num fenómeno denominado Quorum Sensing. Os genes reguladores têm também um papel fundamental na expressão genética durante o desenvolvimento embrionário de fungos, plantas e animais, como por exemplo os genes homeobox.
Nas células eucariontes de Saccharomyces cerevisiae, o gene GAL4 é um gene regulador que codifica uma proteína regulatória positiva necessária para a transcrição de genes estruturais para o metabolismo da galactose e melibiose.
Em procariontes, o operão da lactose da bactéria Gram-negativa Escherichia coli é utilizado como modelo por partilhar várias características com outros operões. O gene regulador lacI ou repressor lac produz uma proteína que na ausência de lactose pode ligar-se ao operador do operão da lactose, reprimindo a transcrição dos genes estruturais. Outros repressores, como no caso do repressor trp do operão do aminoácido triptofano em Escherichia coli, conseguem controlar genes estruturais dispersos por se ligarem a mais do que um operador.
O bacteriófago λ, que infecta a bactéria Escherichia coli, apresenta um ciclo lítico e um ciclo lisogénico que dependem da expressão de determinados genes, nomeadamente de dois genes reguladores cI e cro. No ciclo lítico ocorre a multiplicação dos fagos na célula hospedeira e sua libertação e durante o ciclo lisogénico dá-se a sua integração no genoma bacteriano. cro tem duas funções: impede a síntese do repressor (necessário para a progressão do ciclo lítico) e desativa a expressão dos genes precoces (não necessários mais tarde no ciclo lítico). A RNA polimerase da célula hospedeira inicia a transcrição dos genes precoces N e cro a partir dos promotores PL e PR. Associado a cada promotor está um operador (OL e OR). Os promotores PL e PR flanqueiam o gene cI que codifica uma proteína repressora que funciona de maneira semelhante a um repressor de operão bacteriano: liga-se aos operadores OL e OR, impedindo a ligação da RNA polimerase da célula hospedeira aos promotores e, consequentemente, a entrada no ciclo lítico.
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