El Modelo del Operón: Regulación Genética en Procariotas

Regulación en Procariotas: El Modelo del Operón

François Jacob y Jacques Monod explican la regulación de la transcripción en Escherichia coli. En este modelo, denominado operón, existen unas proteínas reguladoras que controlan la transcripción de los genes que codifican para las enzimas implicadas en una ruta metabólica determinada. Se distinguen cuatro tipos de genes:

• Genes estructurales: contienen la información para la síntesis de las enzimas que intervienen en la ruta metabólica.
• Gen promotor: es la secuencia de ADN donde se une la ARN polimerasa para comenzar la transcripción.
• Gen operador: es el lugar del ADN donde puede unirse una proteína reguladora e impedir la transcripción de los genes estructurales. Se sitúa delante de estos.
• Gen regulador: sintetiza la proteína reguladora.

Sistema Inducible

Este sistema es característico de los procesos catabólicos. La proteína sintetizada por el gen regulador es un represor activo que, al unirse al gen operador, impide la acción de la ARN polimerasa sobre los genes estructurales. En este estado, no se formarán las enzimas de la ruta metabólica y esta no se podrá realizar.

Cuando aparece el sustrato inicial de esta ruta, la proteína represora cambia su conformación, volviéndose inactiva y deja de actuar sobre el gen operador. La inactivación del represor se consigue por la unión a una molécula inductora, que puede ser el mismo sustrato o un derivado de este, de modo que se permite la acción de la ARN polimerasa sobre los genes estructurales, los cuales se transcriben y sintetizan las enzimas correspondientes.

Este mecanismo permite la síntesis de proteínas enzimáticas solo cuando son necesarias. Hasta que no hay sustrato que catabolizar no existen las enzimas para hacerlo, pues el represor, unido al gen operador, impide la transcripción. La presencia del sustrato inactiva al represor e induce la síntesis de las enzimas que llevan a cabo la ruta catabólica.

Sistema Represible

Este sistema es propio de los procesos anabólicos. En este caso, el represor es inactivo y, por tanto, la enzima ARN polimerasa actúa y los genes estructurales se transcriben de forma continua.

El represor solo se activa al cambiar su conformación por la unión a un correpresor, que suele ser el producto final de la ruta anabólica. Esta activación permite su unión al gen operador, impidiendo la transcripción de los genes estructurales cuando el producto ya es abundante.