Regulación de la expresión genética (Bacteria) Bibliografía: Griffits Cap 10: p. 301

Transcripción

1 Regulación de la expresión genética (Bacteria) Bibliografía: Griffits Cap 10: p. 301

2 NIVEL TRANSCRIPCIONAL Reguladores Factor σ

3 Estructura de un operón P: promotor de los genes estructurales E1... E4 R: gen regulador (codifica una proteína que regula la transcripción de los genes estructurales) O: operador (secuencia reconocida por la proteína que regula la transcripción)

4 ACTIVACIÓN REPRESIÓN

5 El modelo del Operon LAC F. Jacob J. Monod A. Lwoff Expresión inducible

6 Expresión inducible del operón LAC Cuando la bacteria se encuentra creciendo en presencia de glucosa NO se expresan los genes estructurales del operón LAC, porque el represor se encuentra unido al sitio OPERADOR

7 Si la bacteria crece en presencia de lactosa, LA LACTOSA funciona como INDUCTOR para el Operon LAC La lactosa se une al represor, y este se separa del operador

8 Lactosa IPTG Inductor sintético del Operón Lac; No hidrolizable por β-gal

9 Mutantes en el sitio Operador O + Z - Y + O C Z + Y - O + : silvestre (inducible) O C : expresión constitutiva

10 La región del operador actua en cis y regula a los genes que están fuertemente ligados a éste

11 Mutaciones en el gen que codifica al REPRESOR I (I ; I S ) 1) Mutaciones en el sitio que reconoce al OPERADOR (I - ) 2) Mutaciones en el sitio que reconoce al INDUCTOR (I S )

12 Mutaciones en el sitio que reconoce al OPERADOR (I - ) I - Z - Y + I + Z + Y - I + : silvestre (inducible) I : expresión constitutiva

13 El producto del gen I (Represor) actúa en trans

14 Mutaciones en el sitio que reconoce al INDUCTOR (I S ) I S : represión constitutiva Evidencia genética del alosterismo

15 Modelo de la evidencia genética del alosterismo

16 Regulación positiva del operón lac + lactosa [glucosa] [AMPc] [glucosa] [AMPc] + lactosa

17 Represión por catabólito del operón lac (Elección del mejor azúcar a metabolizar) CAP= Catabolite activator protein Activación del operón lac

18 En ausencia de lactosa Represor lactosa RNA polimerasa No hay transcripción!

19 En presencia de lactosa y glucosa inductor (lactosa) + glucosa + lactosa RNA polimerasa La transcripción es baja (basal)!

20 En presencia de lactosa y ausencia de glucosa Activador - glucosa + lactosa La transcripción es alta (constitutiva)!

21 En ausencia de lactosa y glucosa Aunque el activador esté presente... RNA polimerasa - glucosa - lactosa No hay transcripción!

22 Los factores transcripcionales (activadores o represores) reconocen secuencias específicas en el DNA Sitio del operador lac al que se une el represor I Sitio del promotor lac al que se une CAP

23 El operón lac es un ejemplo de operón inducible, es decir aquel en el cual la presencia de una sustancia específica (en este caso la lactosa) induce la transcripción de los genes estructurales. El operón lac también se encuentra bajo control positivo. Cuando en el medio hay glucosa, la bacteria metaboliza este monosacárido ignorando cualquier otra fuente de carbono disponible. Cuanto menor es la concentración de glucosa en el medio, mayor es la concentración de AMPc, el cual tiene influencia en la activación del operón lac. El AMPc actúa uniéndose a una proteína fijadora de AMPc denominada CAP (proteína activadora de catabolitos). Cuando la concentración de este complejo es alta (poca glucosa), el CAP-AMPc se fija a un sitio específico del promotor lac, aumentando la afinidad de la región promotora para la ARN polimerasa, lo que estimula la transcripción del operón. Para que se exprese el operón lac deben darse dos condiciones en el medio: que esté presente la lactosa y que la concentración intracelular de glucosa sea baja.

24 Cambios en la expresión genética a nivel TRANSCRIPCIÓN Regulación transcripción!

25 El Operon TRP (expresión reprimible) Triptofano

26 Un exceso de Trp reprime el Operón Trp Complejo Represor-Corepresor + Triptofano

27 Comparación entre Operón Lac y Operón Trp OPERÓN LAC Operón inducible, se expresa en presencia de lactosa. OPERÓN TRIPTÓFANO Operón reprimible, se expresa en ausencia de triptófano. La lactosa es el inductor El triptófano es el co-represor El represor se sintetiza en forma activa. Actúa solo. Sus enzimas participan en un vía catabólica El represor se sintetiza en forma inactiva. Actúa en presencia del co-represor. Sus enzimas participan en una vía anabólica

28 TRADUCCIÓN

29 Cambios en la expresión genética a nivel TRADUCCIÓN A Regulación traducción! B B B B B B B B B B B B B B B B

30 El Operon TRP Genes estructurales péptido

31 Mecanismo de atenuación + triptofano trna-trp El ribosoma NO se detiene Péptido líder Se forma un tallo-asa entre secuencias 3 y 4 que actúa como terminador de la transcripción y no hay traducción de genes estructurales

32 Mecanismo de atenuación triptofano trna-trp El ribosoma SE DETIENE La falta de Trp ocasiona que el ribosoma NO cubra la secuencia 2 Se forma tallo-asa entre 2 y 3 en lugar de 3 y 4 lo cual está lejos de La RNA polimerasa, la transcripción prosigue y se traducen los genes Estructurales del operón

33 Regulación por posición del gen en el operón Traducción mas eficiente Traducción menos eficiente Regulación por Shine-Dalgarno Traducción mas eficiente Traducción menos eficiente

34 Regulación por RNAs anti-sentido dsrna traducción inhibida traducción Mutaciones sin sentido y RNA supresores Proteína normal Proteína truncada mutante no funcional