Regulación a nivel DNA Represión Inducción TRASCRIPCION REDUCCION INDUCCION TRANSCRIPCION Las primeras ideas sobre la transcripción surgieron a partir de los experimentos con las bacterias y sus virus en consecuencia el conocimiento de la transcripción procariota es mas profunda que el de organismos multicelulares mas complejos. La transcripción es semejante a la replicación del DNA Las 2 diferencias principales son las siguientes: solo se transcribe una cadena molde de DNA (con pocas excepciones) solo una pequeña fracción del potencial genético global de un organismo se ejecuta en una célula. Cada célula de un organismo multicelular representa un foco bastante complejo de mecanismos reguladores. A raíz de millones de años de evolución, la célula posee: La información genética para ejecutar muchas reacciones bioquímicas comunes a la especie del organismo del que forma parte, con algunas variaciones características del linaje del organismo particular. Los mecanismos reguladores intracelulares pueden clasificarse en los que entrañan interacción con el aparato genético y los que no la entrañan. Entre los primeros se encuentran los mecanismos de inducción y represión que regulan el aflujo de información de los genes estructurales. Es patente que la bioquímica ha avanzado mucho desde los días en que la célula se consideraba una bolsa de enzimas. REPRESION: El mecanismo regulador que inhibe la expresión génica y disminuye la síntesis de enzimas se denomina represión. La represión, que suele ser una respuesta al exceso de un producto final de una vía metabólica, provoca una disminución de la velocidad de síntesis de las enzimas que conducen a la formación de ese producto. La represión esta medida por proteínas reguladoras denominadas represores, que bloquean la capacidad de la RNA polimerasa de iniciar la trascripción de los genes reprimidos. En el estado basal, un gen irreprimible esta activado. INDUCCION El proceso que activa la trascripción de un gen o de varios genes es la inducción. Una sustancia que induce la trascripción de un gen se denomina inductor y las enzimas que se sintetizan en presencia de inductores son enzimas inductibles. POR EJEMPLO: Los genes requeridos para el metabolismo de la lactosa en E. Coli representan un ejemplo bien conocido de sistema inducible. Uno de estos genes codifica la enzima βgalactrosidasa, que fracciona el sustrato lactosa en dos azucares simples, glucosa y galactosa. Si E. Coli se colocan en un medio sin lactosa los microorganismos casi no contienen β-galactrosidasa; en cambio cuando se agrega lactosa al medio la células bacterianas producen una gran cantidad de la enzima. La lactosa es convertida en la célula en el compuesto relacionado alolactosa , que es el inductor para estos genes; por ende la presencia de lactosa induce indirectamente a la células que sintetice mas enzimas. En el estado basal un gen inducible esta inactivado. Cuanto mayor es la pendiente de la línea recta mas rápido es el crecimiento. (a) Las bacterias que crecen en presencia de glucosa como única fuente de carbono lo hacen mas rápido que en presencia de lactosa. (b) Las bacterias que crecen en un medio que contiene glucosa y lactosa consumen primero la glucosa y luego, después de un breve periodo estacionario, la lactosa. Durante el periodo estacionario aumenta el cAMP intercelular, se transcribe el operon lac, se transporta mas lactosa al interior de la célula y se sintetiza la enzima para degradar la lactosa. EL MODELO DEL OPERON DE LA EXPRESION GENETICA Los detalles del control de la expresión génica por inducción y represión se describen mediante el modelo del operon. François Jacobo y Jacques, formularon el método para explicar la regulación de la síntesis de las proteínas El modelo se basaba en los estudios de la inducción de las enzimas de la lactosa en E. Coli. Los genes para las tres enzimas que participan en la captación y la utilización de la lactosa están próximos entre si en el cromosoma bacteriano y se regulan juntas. Llamados genes estructurales. El operon consta de los sitios •promotor (p) •Operador (o) •Genes estructurales que codifican la proteína El operon esta regulado por el producto del gen (1) La lactosa se digiere por vía catabólica catalizada por enzimas inducibles. El triptófano es un aminoácido producido por una vía anabólica catalizadas por enzimas reprimible. Represor activo, operon inactivo. •La proteína represora se une con el operador e impide la transcripción del operador. Represor inactivo, operon activo. •El represor esta inactivo y se producen la transcripción y la traducción lo que conduce a la síntesis de triptófano. Represor inactivo, operon activo. •Cuando el inductor alolactosa se une a la proteína represora el represor inactivado ya no puede bloquear la transcripción. Los genes estructurales se transcriben y por ultimo dan como resultado la producción de las enzimas necesarias para catabolismo dela lactosa. Represor activo, operon inactivo. •Cuando una a represor operador operon. el correpresor triptófano la proteína represora, activado se une con e impide la transcripción se el el del