Transripción

Guía de trabajo Regulación de la transcripción

Actividad 1
Analizar los experimentos iniciales de Jacob y Monod.

A continuación se presentan algunos modelos de regulación génica en procariontes en ellos se muestran los distintos componentes y los experimentos clásicos de Jacob y Monod que llevaron al concepto de regulación de la transcripción. Es importante apreciar aquí que el modelodel operón lac en E. coli constituye uno de los primeros ejemplos de control génico.

Figura 1. El operon Lac


Fig. 2 Modelo de regulación de la transcripción de Jacob y Monod


Recordemos primero que las acciones y propiedades de cada tipo celular son determinadas por las proteínas que contiene.
¿Que determina los tipos de proteínas y las cantidades en que se expresan en cada célula?En su mayor parte esto depende de la concentración de los RNAm para las distintas proteínas en la célula. La concentración de cada RNAm, a su vez, es determinada por los genes que se transcriben y por sus niveles de transcripción. Por lo tanto, las acciones y propiedades de cada célula quedan determinadas principalmente por los diferentes patrones de genes que se transcriben.
Muchas enzimas enbacterias son inducibles, es decir, su síntesis es regulada dependiendo del estado nutricional de la célula. Una combinación de experimentos genéticos y bioquímicos realizados inicialmente en bacterias llevaron al gran descubrimiento de que existen regiones regulatorias en los genes a las cuales se unen proteínas que pueden activar o reprimir la transcripción. Estos componentes son crucialespara la propiedad de los procariontes y eucariontes de activar o inactivar genes.
Los trabajos pioneros fueron realizados por el grupo de investigadores liderados por Francois Jacob y Jaques Monod en la década del 60. E. coli puede utilizar ya sea glucosa o lactosa como única fuente de carbono y energía. Cuando se cultiva en presencia de glucosa disminuyen las enzimas que metabolizan lactosa. A lainversa, cuando se cultivan sólo en presencia de lactosa y no de glucosa se incrementan las enzimas del metabolismo de la lactosa. Estas enzimas están codificadas en el operón lac. El modelo propuesto por Jacob y Monod predijo que debía existir una secuencia de DNA cerca del sitio de inicio de la transcripción del operón lac, a la cual se debería unir un represor de la transcripción.
De acuerdoal modelo de Jacob y Monod, la transcripción del operón lac, que codifica tres proteínas inducibles, es reprimida por la unión de una proteína (represor) a una secuencia particular del DNA. En presencia de lactosa, este represor cambia de forma y libera al DNA, permitiendo ahora la transcripción del operón lac. Cuando el represor lac se une a una secuencia del DNA llamada operador (O), localizadorío arriba del gen lacZ, la transcripción del operón por la RNA polimerasa es bloqueado. La unión de lactosa al represor produce un cambio conformacional en el represor, se libera del operador y la RNA polimerasa se puede unir al promotor e iniciar la transcripción de los genes, resultando en un RNA que contiene la información para varias proteínas que permiten a la bacteria utilizar la lactosacomo nutriente.

Actividad 2
Tipos de regulación génica en procariontes.

Una inferencia que se puede hacer al observar el modelo de la actividad anterior es introducir el concepto de que la transcripción no sólo se regula negativamente por represores sino que también puede ser activada por otras proteínas reguladoras. En la figura se ilustra el ejemplo de control positivo dependiente deAMPc.

Fig. 3 Control positivo y negativo de la transcripción del operón lac


Posteriormente a los trabajos de Jacob y Monod se descubrieron otras proteínas que eran más bien inductores de la transcripción, formando un complejo con la RNA polimerasa que tiene gran afinidad por secuencias regulatorias de la transcripción. El concepto actual es que en las células procariontes los genes son...