O Repressor Lac em E. coli: Como a Lactose Liga o Operão Lac

O operão lac é o modelo paradigmático de regulação gênica procariótica. O repressor lac (codificado por lacI) é uma proteína tetramérica que se liga ao operador lac (segmento de DNA sobreposto ao promotor), bloqueando fisicamente a RNA polimerase e silenciando os genes estruturais (lacZ, lacY, lacA).

Mecanismo de Indução

1. Sem lactose: Repressor ligado ao operador → operão DESLIGADO (apenas expressão basal vazante)
2. Lactose entra: Via LacY permease (nível basal baixo)
3. Formação de alolactose: β-galactosidase (LacZ) isomeriza lactose → alolactose (indutor verdadeiro)
4. Ligação do indutor: Alolactose liga repressor → mudança conformacional
5. Liberação do operador: Repressor se dissocia do operador
6. Transcrição: RNA polimerase transcreve lacZYA → β-galactosidase, permease, transacetilase
7. Metabolismo: Enzimas hidrolisam lactose → glicose + galactose → glicólise

Significado Regulatório

• Controle negativo: Repressor liga DNA para silenciar; indutor alivia a repressão
• Repressão por catabolito: Glicose reduz cAMP → CAP inativo → redução na transcrição mesmo com indutor (glicose preferida)
• Eficiência: Expressa apenas enzimas custosas quando substrato disponível E fonte de carbono preferida ausente

Este modelo de Jacob-Monod (1961) estabeleceu princípios fundamentais: estrutura de operon, regulação negativa, indução alostérica e repressão por catabolito — princípios que regem a regulação gênica em toda a biologia.