Regulação do Operão lac em E. coli: Como a Glicose Reprime o Metabolismo da Lactose

O lac operon em E. coli é um modelo clássico de repressão por catabolito—a presença de glicose desliga os genes de utilização de lactose.

Mecanismo (Simplificado)

1. Glicose presente: Níveis baixos de cAMP → CAP (CRP) inativo → RNA polimerase se liga mal ao promotor lac.
2. Lactose ausente: Repressor Lac (LacI) se liga ao operador → bloqueia transcrição.
3. Glicose ausente + lactose presente: cAMP alto → CAP-cAMP se liga ao local de ativador → repressor inativado por alolactose → alta transcrição de lacZ, lacY, lacA.

Correção Chave para Conceito Errado Comum

Glicose não liga diretamente ao repressor lac. Em vez disso:

• Captação de glicose via sistema PTS diminui a atividade da adenilato ciclase → cAMP baixo.
• cAMP baixo → CAP não pode ativar a transcrição.
• A ligação do repressor é controlada por alolactose (isômero de lactose), não por glicose.

Lógica Fisiológica

Bactérias preferem glicose (mais simples, mais ATP por glicose). Somente quando a glicose é escassa elas investem em enzimas de metabolismo de lactose. Esta utilização hierárquica de substratos conserva energia.