Regulación génica en operones bacterianos y control por AMPc

Mecanismos de Regulación Génica: Operones Bacterianos y Control por AMPc

El ADN se transcribe en un sentido y otros fragmentos en el opuesto, pero nunca se repite la transcripción en la misma zona de las dos cadenas complementarias. La regulación de la expresión génica es fundamental para la adaptación celular.

Tipos de Regulación en Operones

• Operón de la Lactosa: Ejemplo de "inducción enzimática".
• Operón de la Histidina: Ejemplo de "represión enzimática".

Componentes Esenciales de un Operón

Un operón típico se compone de las siguientes partes:

1. Zona Promotora: Es el lugar de unión de la ARN polimerasa.
2. Genes Reguladores: Sintetizan la proteína represora.
3. Zona Operadora: Es el lugar de unión del represor.
4. Genes Estructurales: Codifican para las proteínas o enzimas necesarias.

Operones Inducibles: Activación por Inductor

En los operones inducibles, el inductor contrarresta el efecto del represor. Se une a este y lo mantiene en una forma inactiva. Así, cuando el inductor está presente, el represor ya no puede unirse al operador, permitiendo que prosigan la transcripción y la traducción de los genes estructurales.

Regulación del Operón Lac en E. coli

Ausencia de Lactosa

Si no hay lactosa, el represor se encuentra en su forma activa, y los genes estructurales no se transcriben. Como resultado, la célula no sintetiza las enzimas necesarias para metabolizar la lactosa.

Presencia de Lactosa

Si hay lactosa, esta se une al represor y lo inactiva. El operador, al estar libre, desencadena la transcripción de los genes estructurales, lo que lleva a la síntesis de las enzimas necesarias para metabolizar la lactosa. Cuando la lactosa ha desaparecido, el represor vuelve a su estado activo y la transcripción de los genes lacZ, lacY y lacA se detiene.

Operones Represibles: Desactivación por Correpresor

En los operones represibles, en ausencia del correpresor, el represor se encuentra inactivo. En este estado, la transcripción y la traducción ocurren permanentemente. En presencia de un correpresor, se forma un complejo represor-correpresor, lo que activa al represor. De esta forma, el represor activado puede unirse al operador, bloqueando la transcripción de los genes.

Regulación del Operón de la Vía del Triptófano en E. coli

Niveles Bajos de Triptófano

Si no hay triptófano en cantidad suficiente, el represor está en su forma inactiva. Los genes estructurales de la vía del triptófano se transcriben y se traducen, lo que permite la síntesis del triptófano necesario para la célula.

Exceso de Triptófano

Cuando hay demasiado triptófano, este se une al represor y lo activa. El represor activado se une al operador, inactivando la transcripción. Los genes trpA, trpB, trpC, trpD y trpE no se transcriben ni se traducen, paralizando así la vía de síntesis del triptófano. Esto asegura que no se sintetice una cantidad excesiva de triptófano, optimizando los recursos celulares.

Control de la Biosíntesis Proteica por AMP Cíclico (AMPc)

Se ha descubierto otro tipo de control regulado por AMP cíclico (AMPc). El AMPc necesita la acción de la proteína activadora de catabolitos (CAP, por sus siglas en inglés). El complejo CAP-AMPc tiene gran afinidad por una zona específica del promotor, ubicada antes del lugar donde se sitúa la ARN polimerasa. Parece que en ausencia de este complejo, la ARN polimerasa que origina el ARNm correspondiente tiene muchas dificultades para asociarse eficazmente al promotor, lo que reduce la eficiencia de la transcripción.