REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GÉNICA EN BACTERIAS
1. MECANISMOS DE REGULACIÓN
➔ Control transcripcional:
➢ Si los genes para las proteínas innecesarias no se transcriben en ARNm, los
ribosomas no pueden fabricar los productos génicos.
➢ Tiene lugar cuando las proteínas reguladoras afectan a la capacidad de la ARN
polimerasa para unirse a un promotor en iniciar la transcripción.
➢ Es el mecanismo más eficiente, ya que ahorra la máxima cantidad de energía de la
célula.
➔ Control traduccional:
➢ La célula podría impedir que el ARNm de las proteínas innecesarias se traduzca.
➢ Se produce a través de la regulación del periodo de tiempo que sobrevive un
ARNm o de la capacidad para la traducción.
➢ Permite a la célula efectuar rápidos cambios en las cantidades existentes de
distintas proteínas.
➔ Control postraduccional:
➢ Después de la traducción, muchas proteínas tienen que ser activadas por
modificación química, como la adición de un grupo fosfato, para ser funcionales.
➢ Es el mecanismo más rápido, porque solo es necesario un paso para activar una
proteína ya existente.
● Balance entre eficiencia y energía: el control transcripcional es lento pero
eficiente en el uso de recursos; y el control postraduccional es rápido pero
energéticamente caro.
➢ Las bacterias poseen estos tres mecanismos de control. Algunos genes, como los
implicados en la glucólisis, se expresan constitutivamente, es decir, siempre. Otros
son regulados, es decir, se expresan en condiciones determinadas.
2. CONTROL NEGATIVO DE LA TRANSCRIPCIÓN
➔ Genes de la lactosa:
●LacZ: gen que codifica la β-galactosidasa.
●LacY: gen que codifica la proteína de membrana denominada galactósido
permeasa.
● LacI: gen para la proteína reguladora que detiene la actividad de lacZ y lacY.
➢ Hay dos modos generales de regular la transcripción:
○ Control negativo: ocurre cuando una proteína reguladora denominada
represor, se une al ADN y detiene la transcripción.
○ Control positivo: ocurre cuando una proteína reguladora denominada
activador, se une al ADN y activa la transcripción.
➔ El modelo operón lac:
➢ Un operón es un conjunto de genes bacterianos regulados de forma coordinada y
que son transcritos juntos en un único ARNm.
➢ El conjunto de genes implicados en el metabolismo de la lactosa se denomina
operón lac.
➢ Además de los genes lacZ y lacY se encontró un gen llamado lacA que forma parte
del operón lac, y que codifica la enzima transacetilasa.
- Los genes lacZ, lacY y lacA se transcriben juntos y forman un ARNm iniciado desde
un único promotor. Esto se denomina cotranscripción.
, - El represor es una proteína codificada por lacI que se une a una sección del ADN
en el operón lac llamada operador.
- El inductor se une al represor cambiando su forma, esto hace que el represor se
separe del operador.
➔ ¿Cómo regula la glucosa el operón lac?
➢ La transcripción del operón lac se reduce drásticamente cuando hay glucosa
presente en el medio.
➢ Se distinguen dos mecanismos diferentes sobre la acción de la glucosa para
prevenir la expresión del operón lac:
○ La glucosa inhibe la actividad de transporte por la lactosa de la galactósido
permeasa (exclusión del inductor).
○ La glucosa inhibe la transcripción lac al reducir la actividad de una proteína
activadora (regulación de CAP).
● Exclusión del inductor:
➢ Cuando la glucosa es abundante en el medio, se inhibe el transporte de la lactosa
en la célula por parte de la galactósido permeasa. El represor permanece unido al
operador.
➢ Cuando los niveles de glucosa son bajos fuera de la célula, la galactósido
permeasa está activa. En presencia de lactosa, es transportada a la célula e induce
la expresión del operón lac.
● Regulación de CAP:
➢ La transcripción del operón también está sujeta a un control por parte de una
proteína llamada CAP o proteína activadora de catabolitos.
➢ La CAP debe unirse a la molécula AMP cíclica (cAMP) para unirse al ADN.
➢ Cuando los niveles de glucosa son elevados fuera de la célula, la síntesis de
cAMP se inhibe, y la CAP no se une al ADN para activar la transcripción.
➢ Cuando los valores de glucosa son bajos en el exterior de la célula, la CAP forma
un complejo con cAMP. El complejo CAP-cAMP se une a una secuencia reguladora
en el ADN e interacciona con la ARN polimerasa, de un modo que permite que
comience la transcripción con mucha más frecuencia.
1. MECANISMOS DE REGULACIÓN
➔ Control transcripcional:
➢ Si los genes para las proteínas innecesarias no se transcriben en ARNm, los
ribosomas no pueden fabricar los productos génicos.
➢ Tiene lugar cuando las proteínas reguladoras afectan a la capacidad de la ARN
polimerasa para unirse a un promotor en iniciar la transcripción.
➢ Es el mecanismo más eficiente, ya que ahorra la máxima cantidad de energía de la
célula.
➔ Control traduccional:
➢ La célula podría impedir que el ARNm de las proteínas innecesarias se traduzca.
➢ Se produce a través de la regulación del periodo de tiempo que sobrevive un
ARNm o de la capacidad para la traducción.
➢ Permite a la célula efectuar rápidos cambios en las cantidades existentes de
distintas proteínas.
➔ Control postraduccional:
➢ Después de la traducción, muchas proteínas tienen que ser activadas por
modificación química, como la adición de un grupo fosfato, para ser funcionales.
➢ Es el mecanismo más rápido, porque solo es necesario un paso para activar una
proteína ya existente.
● Balance entre eficiencia y energía: el control transcripcional es lento pero
eficiente en el uso de recursos; y el control postraduccional es rápido pero
energéticamente caro.
➢ Las bacterias poseen estos tres mecanismos de control. Algunos genes, como los
implicados en la glucólisis, se expresan constitutivamente, es decir, siempre. Otros
son regulados, es decir, se expresan en condiciones determinadas.
2. CONTROL NEGATIVO DE LA TRANSCRIPCIÓN
➔ Genes de la lactosa:
●LacZ: gen que codifica la β-galactosidasa.
●LacY: gen que codifica la proteína de membrana denominada galactósido
permeasa.
● LacI: gen para la proteína reguladora que detiene la actividad de lacZ y lacY.
➢ Hay dos modos generales de regular la transcripción:
○ Control negativo: ocurre cuando una proteína reguladora denominada
represor, se une al ADN y detiene la transcripción.
○ Control positivo: ocurre cuando una proteína reguladora denominada
activador, se une al ADN y activa la transcripción.
➔ El modelo operón lac:
➢ Un operón es un conjunto de genes bacterianos regulados de forma coordinada y
que son transcritos juntos en un único ARNm.
➢ El conjunto de genes implicados en el metabolismo de la lactosa se denomina
operón lac.
➢ Además de los genes lacZ y lacY se encontró un gen llamado lacA que forma parte
del operón lac, y que codifica la enzima transacetilasa.
- Los genes lacZ, lacY y lacA se transcriben juntos y forman un ARNm iniciado desde
un único promotor. Esto se denomina cotranscripción.
, - El represor es una proteína codificada por lacI que se une a una sección del ADN
en el operón lac llamada operador.
- El inductor se une al represor cambiando su forma, esto hace que el represor se
separe del operador.
➔ ¿Cómo regula la glucosa el operón lac?
➢ La transcripción del operón lac se reduce drásticamente cuando hay glucosa
presente en el medio.
➢ Se distinguen dos mecanismos diferentes sobre la acción de la glucosa para
prevenir la expresión del operón lac:
○ La glucosa inhibe la actividad de transporte por la lactosa de la galactósido
permeasa (exclusión del inductor).
○ La glucosa inhibe la transcripción lac al reducir la actividad de una proteína
activadora (regulación de CAP).
● Exclusión del inductor:
➢ Cuando la glucosa es abundante en el medio, se inhibe el transporte de la lactosa
en la célula por parte de la galactósido permeasa. El represor permanece unido al
operador.
➢ Cuando los niveles de glucosa son bajos fuera de la célula, la galactósido
permeasa está activa. En presencia de lactosa, es transportada a la célula e induce
la expresión del operón lac.
● Regulación de CAP:
➢ La transcripción del operón también está sujeta a un control por parte de una
proteína llamada CAP o proteína activadora de catabolitos.
➢ La CAP debe unirse a la molécula AMP cíclica (cAMP) para unirse al ADN.
➢ Cuando los niveles de glucosa son elevados fuera de la célula, la síntesis de
cAMP se inhibe, y la CAP no se une al ADN para activar la transcripción.
➢ Cuando los valores de glucosa son bajos en el exterior de la célula, la CAP forma
un complejo con cAMP. El complejo CAP-cAMP se une a una secuencia reguladora
en el ADN e interacciona con la ARN polimerasa, de un modo que permite que
comience la transcripción con mucha más frecuencia.
