Mecanismos globais regulatórios nas bactérias

Question 1

O que é um regulão?

Answer 1

Genes e operões que são controlados pelo mesmo regulador

Question 2

O sistema de controlo global envolve a coordenação da:

Answer 2

Expressão de muitos genes que pode envolver vários regulões.

Question 3

A repressão catabólica garante que:

Answer 3

A célula utiliza a melhor fonte de carbono (de energia) possível (glucose para a maior parte das bactérias)

Question 4

Que tipo de bactérias utilizam o sistema de repressão dependente de cAMP?

Answer 4

Escherichia Coli e outros tipos de bactérias entéricas (Gram-)

Question 5

A concentração de cAMP é maior quando os níveis de glucose estão _________.

Answer 5

Baixos

Question 6

Que enzima promove a conversão de ATP em cAMP?

Answer 6

Adenilil-ciclase (que é mais ativa quando glucose está baixa no meio e vice versa)

Question 7

Adenilil-ciclase está associada com a ___________e é o produto do gene ________

Answer 7

• membrana interna
• CYA

Question 8

Que sistema regula a adenilil-ciclase:

Answer 8

Fosfoinolpiruvate (PEP) dependente de sistema de transferência de fosfatos a açucares - PTS (responsável pelo transporte de açucares para a célula)

Question 9

Como é que a adenilil-ciclase é regulada pela PTS:

Answer 9

Uma proteína desse sistema, a EIIA, existem em duas formas, fosforilada e não fosforilada:
* Ratio Fosforilada/não fosforilada na ausência de glucose e, vai ativar a adenilil-ciclase
* Ratio Não fosforilada/fosforilada na presença de glucose, e EIIA transfere o seu grupo fosfato para a glucose

Question 10

Como é que é regulada a fosforilação de EIIA:

Answer 10

PEP transfere o seu fosfato para HPr, e a HPr-P transfere o seu fosfato para a EIIA
* Na ausência de glucose, o ratio de PEP/piruvato é alto, assim como o ratio HPr-P/HPr e, consequentemente, o ratio EIIA-P/EIIA (e vice-versa)

Question 11

Em que consiste o mecanismo de exclusão do indutor pela EIIA?

Answer 11

A EIIA não fosforilada (forma em maior quantidade na presença de glucose) inibe enzimas metabólicas ou transportador de fontes secundárias de carbono (como o LacY) que iriam funcionar como indutores dos seus operões

Question 12

CAP liga-se ao DNA, formando uma pequena dobra e pode atuar como promotor de classe I em que _______________ e como promotor de classe II em que _________________

Answer 12

• I: ligam-se upstream de -35 e interagem com a CTD da subunidade α da RNAP
• II: ligam-se na zona de -35 interação com a subunidade σ

Question 13

Diferenças na repressão catobólica em Gram +:

Answer 13

• Não depende de cAMP
• É um mecanismo repressor e não ativador
• A proteína é a CcpA que atua como repressor de genes associados a catabolismo

Question 14

CcpA liga-se a sítios ____ nos operadores.

Answer 14

Crc

Question 15

Na presença de glucose, como é regulada CcpA?

Answer 15

1. Na presença de glucose, existem níveis elevados de intermediários da via glicolítica, como FBP (frutose bi-fosfato)
2. FBP vai estimular a HPr cinase/fosfatase a fosforilar HPr na serina 46 e Crh na serina 46
3. HPr-Ser-P e Chr-Ser- 46 ligam-se a CcpA individualmente e ambas vão aumentar a sua afinidade pelo DNA
4. Repressão da transcrição (por exemplo do operão da arabinose em B. Subtilis).

Question 16

Na ausência de glucose, como é regulado CcpA?

Answer 16

FBP está baixo e, por isso, a HPr cinase/fosfatase vai desfosforilar HPr-Ser-P, diminuindo os seus níveis. Assim, HPr passa a ser fosforilada principalmente na posição 15 (Histidina) e, nessa forma, não vai aumentar a afinidade de CcpA com o DNA, e não há repressão da transcrição

Question 17

Diferentes fatores σ na RNAP reconhecem diferentes:

Answer 17

Sequências de reconhecimento nos promotores.

Question 18

Para resistir a um aumento inesperado de temperatura, as bactérias induzem, pelo menos, ____ genes e “heat shock proteins”.

Answer 18

30

Question 19

Que proteína regula indiretamente a síntese de heat shock proteins?

Answer 19

DnaK (uma proteína chaperon)

Question 20

Como é que a ligação de DnaK a σ32(H) regula a síntese de heatshock proteins?

Answer 20

• Afeta a estabilidade de σ32, pois quando está ligada a DnaK está mais suscetível a ser degradada por uma protease
• DnaK inibe a atividade de σ32, e este complexo estará menos ativo na transcrição.

Question 21

Como é regulada a produção de σ32(H)?

Answer 21

O mRNA do seu gene é termosensor, sendo que está inativo para translação a temperaturas baixas, porque se forma uma estrutura secundária que sequestra a sequência S-D (local de ligação ribossomal no mRNA). Com o aumento da temperatura, esta estrutura é degradada o que vai resultar na síntese rápida de σ32(H) e na transcrição de heat shock genes. Ao mesmo tempo, com o aumento da temperatura, DnaK vai se ligar a outras proteínas que estão em desnaturação, aumentando a quantidade de σ32(H) livre, tornando-a mais ativa. Quando a célula se ajusta às altas temperaturas, DnaK acumula-se ao ponto de se voltar a ligar a σ32(H) e inativando-a e a transcrição de heat shock genes volta aos seus níveis basais.

Question 22

Regulação de diferentes fatores sigmas no controlo da esporulação em B. subtilis:

Answer 22

Cada fase do desenvolvimento da célula vegetativa em endósporos está associada a um fator sigma diferente, sendo que a ativação de cada um depende do precedente
* σE e σF são transcritos antes da compartimentalização por setos polar → σF está ativo no compartimento do esporo e é necessário para a transcrição do gene de σG, que lhe vai suceder → σE está ativo na célula mãe e é necessário para a transcrição do seu sucessor σK.
Ou seja, dentro dos seus compartimentos, σF e σE são necessários para a transcrição dos seus genes alvos em tempos diferentes.

Question 23

Mecanismos de sistema regulatórios de dois componentes nos procariotas:

Answer 23

Existe uma cinase ligada à membrana que sente (liga-se) um estímulo → cinase autofosforila-se com a utilização de ATP num resíduo de histidina → catalisa a transferência do grupo fosfato para um resíduo de ácido aspártico no regulador responsivo específico → alteração da conformação do regulador que vai atuar como repressor/promotor da transcrição