8.4.2 OPERÓN DE TRIPTOFANO.

El operón triptófano (operón trp) es un sistema de tipo represible, ya que el aminoácido triptófano (Correpresor) impide la expresión de los genes necesarios para su propia síntesis cuando hay niveles elevados de triptófano. Sin embargo, en ausencia de triptófano o a niveles muy bajos se transcriben los genes del operón trp. Los elementos del operón trp son en esencia semejantes a los del operón lactosa:

• Genes estructurales: 
   existen cinco genes estructurales en el siguiente orden trpE-trpD-trpC-trpB-trpA.
  
  
• Elementos de control: 
    promotor (P) y operador (O). El promotor y el operador están al lado de los genes estructurales y en el siguiente orden: P O trpE-trpD-trpC-trpB-trpA. Curiosamente, las enzimas codificadas por estos cinco genes estructurales actúan en la ruta metabólica de síntesis del triptófano en el mismo orden en el que se encuentran los genes en el cromosoma.
  
  
• Gen regulador (trpR): 
  codifica para la proteína reguladora. Este gen se encuentra en otra región del cromosoma bacteriano aunque no muy lejos del operón.
  
  
• Correpresor: triptófano.

Elementos del Operón Triptófano:

 

 Los genes estructurales del operón triptófano se encuentran en el mismo orden que actúan las productos codificados por ellos en la ruta biosintética del triptófano. 

 

 En ausencia de triptófano, o cuando hay muy poco, la proteína reguladora producto del gen trpR no es capaz de unirse al operador de forma que la ARN-polimerasa puede unirse a la región promtora y se transcriben los genes del operón triptófano.

 

 En presencia de triptófano, el triptófano se une a la proteína reguladora o represora cambiando su conformación, de manera que ahora si puede unirse a la región operadora y como consecuencia la ARN-polimerasa no puede unirse a la región promotora y no se transcriben los genes estructurales del operón trp.

 

Por tanto, la diferencia esencial entre el operón lac (inducible) y el operón trp (represible), es que en este último el represor del triptófano solamente es capaz de unirse al operador cuando previamente está unido al trp.

 BIBLIOGRAFIA

 http://www.ucm.es/info/genetica/grupod/Operon/Operon.htm#Operon%20tript%C3%B3fano

www.ucm.es/info/genetica/grupod/Operon/Operon.htm

8.2.1 OPERON DE LACTOSA (CONTROL POSITIVO).

8.2.1 OPERON DE LACTOSA (CONTROL POSITIVO).

Que es un operon?

Un Operón es grupo de genes estructurales cuya expresión está regulada por los mismos elementos de control (promotor y operador) y genes reguladores.

 

 

Elementos que intervienen en la regulación de la expresión génica en bacterias. Elementos del Operón.	Elementos de control	Promotor
		Operador
	Moléculas difusibles	Proteínas reguladoras
		Efectores
		Inductores
	Genes Estructurales	Codifican para polipéptidos
	Gen regulador	Codifica para proteína reguladora

 

Los cientificos Jacob, Monod y colaboradores analizaron el sistema de la lactosa en E. coli, de manera que los resultados de sus estudios permitieron establecer el modelo genético del Operón que permite comprender como tiene lugar la regulación de la expresión génica en bacterias. Jacob y Monod recibieron en 1965 el Premio Nobel pos estas investigaciones.

 

Los principales elementos que constituyen un operón son los siguientes:

 

 

v  El gen regulador (i): secuencia de ADN que codifica para la proteína reguladora que reconoce la secuencia de la región del operador. El gen regulador está cerca de los genes estructurales del operón pero no está inmediatamente al lado. Abreviadamente se le denomina gen i.

v  Proteína reguladora: proteína codificada por el gen regulador. Está proteína se une a la región del operador.

v  Inductor: sustrato o compuesto cuya presencia induce la expresión de los genes.

 

 

   Los genes estructurales: llevan información para polipéptidos. Se trata de los genes cuya expresión está regulada. Los operones bacterianos suelen contener varios genes estructurales, son poligénicos o policistrónicos. Hay algunos operones bacterianos que tienen un solo gene estructural. Los operones eucarióticos suelen contener un sólo gen estructural siendo monocistrónicos.

v  El promotor (P): se trata de un elemento de control que es una región del ADN con una secuencia que es reconocida por la ARN polimerasa para comenzar la transcripción. Se encuentra inmediatamente antes de los genes estructurales. Abreviadamente se le designa por la letra P.

v  El operador (O): se trata de otro elemento de control que es una región del ADN con una secuencia que es reconocida por la proteína reguladora. El operador se sitúa entre la región promotora y los genes estructurales. Abreviadamente se le designa por la letra O.

 

 

Operon Lactosa: 

 

 El operón lac es un operón requerido para el transporte y metabolismo de la lactosa en la bacteria Escherichia coli, así como en algunas otras bacterias entéricas. Presenta tres genes estructurales adyacentes, un promotor, un terminador y un operador. El operón lac es regulado por varios factores, incluyendo la disponibilidad de glucosa y de lactosa. La regulación génica del operón lac fue el primer mecanismo regulatorio de la expresión genética en ser elucidado, y es utilizado a menudo como un ejemplo clásico de la regulación génica en procariotas.

 

·         El gen z+: codifica para la -galactosidasa que cataliza la hidrolisis de la lactosa en glucosa más galactosa.

·         El gen y+: codifica para la galactósido permeasa que transporta -galactósidos al interior de la célula bacteriana.

·         El gen a+: codifica para la tiogalactósido transacetilasa que cataliza la transferencia del grupo acetil del acetil Coenzima A al 6-OH de un aceptor tiogalatósido. Este gen no está relacionado con el metabolismo de la lactosa.

El verdadero inductor del sistema es la Alolactosa y no la lactosa de manera que la β-galactosidasa transforma la lactosa en Alolactosa. En los estudios del operón lactosa se utiliza como inductor un análogo sintético de la lactosa que es el Isopropil tiogalactósido (IPTG). El IPTG no necesita ser transportado por la galactósido permeasa para entrar en la bacteria. 

 

 

 

Operón lactosa en ausencia de lactosa

Sin embargo, en presencia del inductor (la lactosa), este se une a la proteína reguladora que cambia su conformación y se suelta de la región operadora dejando acceso libre a la ARN-polimerasa para que se una a la región promotora y se transcriban los genes estructurales. Por consiguiente, la presencia del inductor hace que se expresen los genes estructurales del operón, necesarios para metabolizar la lactosa.

 

 

 

 

 

Operón lactosa en presencia de lactosa

También es conveniente recordar que los tres genes estructurales del operón lactosa se transcriben juntos en un mismo ARNm, es decir que los ARN mensajeros de bacterias suelen ser policistrónicos, poligénicos o multigénicos. Sin embargo, en eucariontes los mensajreos suelen sen monocistrónicos o monogénicos, es decir, corresponden a la transcripción de un solo gen estructural.

 

 

Bacteria normal	Expresión de los genes estructurales del Operón lactosa
	Ausencia de inductor (Sin lactosa)			Presencia de inductor (Con lactosa)
Genotipo	z+	y+	a+	z+	y+	a+
i+ p o z+y+a+	NO	NO	NO	SI	SI	SI

 

 Tabla QUE muestra la expresión de los genes del operón lactosa en ausencia y en presencia del inductor (lactosa) en una bacteria normal i⁺ p o z⁺y⁺a⁺. SI = significa que se expresan, NO = significa que no se expresan.

 

 BIBLIOGRAFIA

 

http://www.ucm.es/info/genetica/grupod/Operon/Operon.htm#Elementos%20Oper%C3%B3n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.2 REGULACIÓN DE LA TRANSCRIPCIÓN EN ORGANISMOS PROCARIÓTICOS.

• 8.2 REGULACIÓN DE LA TRANSCRIPCIÓN EN ORGANISMOS PROCARIÓTICOS.

 

Unidad de transcripción	Los genes/cistrones/ORF que se transcriben bajo en control de un mismo promotor
Promotor	Secuencia reconocida específicamente por la RNA polimerasa para iniciar la transcripción de una unidad de transcripción.
Cistrón	Cada una de las partes de un transcrito que darán una biomolécula funcional (proteína o RNA). En el caso de las proteínas, coincide con un marco abierto de lectura (ORF).
Terminador	Conjunto de secuencias que marcan el fin de la transcripción de una unidad de transcripción.
Operón	La unidad de transcripción (promotor, cistrones y terminador) junto con las secuencias/genes adicinales que sirven para regularlo.
Polaridad	Es el efecto de una mutación en un gen sobre la expresión de otros cistrones distales dentro del mismo operón
Proteína reguladora	Aquella que controlará la expresión de un operón. Pueden ser activadoras o represoras.
Operador	Secuencia del promotor que es reconocida por una proteína reguladora.
Efector	Biomolécula no proteica que controla la activación o inactivación de la proteína reguladora. Las hay inhibidoras y (co-)represoras.
Regulón	Conjunto de genes/operones que responden al unísono por la acción de un regulador. Por ejemplo los regulones de choque térmico, represión catabólica, o respuesta SOS.

 

Cambios en la estructura del DNA

Metilación

Una de las principales reacciones de postreplicación que modifican el ADN es la mutilación. Los sitios de metilación natural (es decir, no inducida químicamente) del ADN eucariótico siempre están en los residuos de citosina que están presentes en los dinucleotidos CpG. Sin embargo, debe observarse que no todos los dinucleotidos CpG están metilados en el residuo C. La citidina es metilada en la posición 5 del anillo de pirimidina generando 5-metilcitidina.

También ocurre metilación del ADN en células procarióticas. La función de esta metilación es prevenir la degradación del ADN del huésped en presencia de las actividades enzimáticas sintetizadas por las bacterias llamadas endonucleasas de restricción. Estas enzimas reconocen secuencias específicas de nucleótidos del ADN. El papel de este sistema en las células procarióticas (llamadas sistema de restricción de modificación) es degradar ADNs viral extraño. Puesto que los ADNs virales no están modificados por la metilación son degradados por las enzimas de restricción del huésped. El genoma del huésped metilado es resistente a la acción de estas enzimas. 

 

SUPERENROLLAMIENTO

 

Para mantener una situación homeostática en la célula en relación al número de superenrollamientos es necesario mantener con una regulación contraria los genes topA (codifica la topoisomerasa I) y gyrA y gyrB (determinan las dos subunidades de la DNA-topoisomerasa II). No se conoce el mecanismo molecular que controla esta regulación. Sí se sabe que mutantes en las topoisomerasas disminuyen la tasa general de transcripción. 

       

 Cambios en la interacción entre el DNA y la RNA-polimerasa

Lo provocan aquellos cambios que, sin alterar ni la estructura del DNA ni la de la RNA-polimerasa, sí que afectan la interacción entre ambas. Es necesaria la comparecencia de una tercera molécula, habitualmente una proteína (aunque a veces puede ser RNA). Tres mecanismos pueden alterar esta interacción:

•          Modificación de la interacción entre RNA polimerasa y el promotor debido a la existencia de una proteína reguladora y un efector

•          Secuencias reguladoras a distancia

•          Modificación de la terminación: antiterminación

         BIBLIOGRAFIA    http://genmolecular.wordpress.com/regulacion-de-la-expresion-genica/