Operones y regulones

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS
Facultad de Ciencias Biológicas

Curso de Genética Microbiana
REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GÉNICA EN
Bacteria: OPERONES Y REGULONES

Dr. Pablo Ramírez Roca
pramirezr@unmsm.edu.pe

¿DE QUE ELEMENTOS ESTA CONSTITUIDO
UN OPERÓN?
1. Genes estructurales
Enzimas,
proteínas
transportadoras,
estructurales
reguladoras
2. Secuencias descriptoras
Promotores yoperadores
3. Secuencias moduladoras
Asociadas a sec descriptoras para modular la sint de mRNA
4. Reguladores
Represores, activadores, antiterminadores, RNA anti sense
5. Modificadores o metabolitos de bajo PM
si aumenta de concentración hace que:
la expresión aumente  Inductores como cAMP
la expresión disminuya  correpresores ejem aas, ppGpp.

o

CONTROL
NEGATIVO:
Un represor que actúa
en trans se uneal
operador que actúa en
cis para apagar la
transcripción.

CONTROL POSITIVO:
Los factores trans-acting
deben unirse a los sitios
cis-acting para que la RNA
pol inicie la transcripción
del promotor.

EL OPERÓN lac

• Grupos de genes estructurales asociados a elementos regulatorios cis-acting y
un gen regulatorio trans-acting.
• Mutante lacA-, no tiene fenotipo conocido.
• Mutante lacY-, nopuede transportar la lactosa al intracelular.
• La proteína LacI es que regula la expresión del operón lac. Se une como
tetrámero.

EL OPERÓN lac
 El modelo de operón lac fue propuesto por Jacob y
Monod en 1961.
 Premios Nobel en 1965.
 El inductor que se une al represor es la alolactosa.
 La permeasa transporta la lactosa al intracelular y luego
ésta sufre transgalactosidación por la-galactosidasa y el
producto, la alolactosa, es el inductor.

 In vitro se usa un análogo de la alolactosa, el isopropil-D-tio-galactósido (IPTG).

En el operón lac el sitio de unión del represor y de la RNA polimerasa se
hallan sobrelapados alrededor del punto de inicio de la transcripción.

El promotor del operon Lac no es un
promotor típico de E. coli

The lac operator has a
symmetrical sequence.

Thepink arrows to left and right identify the two dyad repeats. The green blocks
indicate the positions of identity.

The structure of a monomer of
Lac repressor identifies several
independent domains.

Mutations are colored as:
dimer interface - yellow;
inducer - binding blue;
oligomerization - white and
purple

El operon lac es un
sistema inducible
La incorporación del inductor
al medio decrecimiento
genera un rápido incremento
de los niveles de RNAm

Luego de unos minutos se
incrementa los niveles de galactosidasa

E. coli puede usar lactosa como única
fuente de carbono

El Inductor es una pequeña molécula que
controla el Represor

MUTANTES Oc

MUTANTES lacI-

Mutante lacI-d

LA REPRESIÓN
CATABÓLICA
CONTROLA EL USO DE
FUENTES DE CARBONO

 E. coli usa glucosa
preferentementerespecto a
otras fuentes de carbono.
 La glucosa previene la
captación de otras fuentes
de carbono del medio.
 La exclusión de la célula
de una fuente de carbono
alternativa previene la
expresión de los operones
que codifican las enzimas
que los metabolizan.

Secuencia consensus de unión de
CAP

Hay lactosa

cAMP

The CRP protein can bind at different sites
relative to RNA polymerase

Modelode control positivo y negativo:
El regulón L-ara

Modelo de control positivo y negativo:
El regulón L-ara

CAP

Regulón: Compuesto por 4 operones

Mecanismo de regulación de araCBAD
En ausencia de arabinosa
En presencia de arabinosa

• La arabinosa induce el
sistema, uniéndose
directamente al represor
• AraC es el regulador
• Inicialmente se sintetizan
10 veces más de AraC
• Regulado por CAPMecanismo de regulación de araCBAD

Estructura molecular de AraC

Modelo de control positivo:
Regulón mal

Constituido por
tres operones: 9 genes
MalT es el activador
transcripcional.

LamB es una porina de
la membrana externa

Maltose transporter
MalFGK

 El metabolismo de la maltosa
es sensible a la glucosa y se halla
regulado por cAMP-CAP.
 En primer lugar la síntesis de
MalT es...