Ascaris

CONFERENCIA
REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN
GÉNICA EN PROCARIONTES
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Introducción
La regulación de la expresión génica es un componente crítico en la regulación del metabolismo celular y en el mantenimiento de las diferencias estructurales y funcionales que existen en las células durante el desarrollo. Dado el costo energético de la síntesis proteica, suregulación es esencial si la célula hace uso óptimo de la energía disponible. Existen al menos 6 puntos potenciales en los cuales la cantidad de proteína puede ser regulada:
1. Síntesis del transcrito de RNA primario
2. Procesamiento post-transcripcional del mRNA
3. Degradación del mRNA
4. Traducción
5. Modificación de proteínas
6. Degradación de proteínas.
No todos los genes están sometidos aregulación hay algunos genes que se transcriben siempre mucho o siempre poco dependiendo de la mayor o menor fortaleza de sus promotores, su expresión es constitutiva. Hay otros genes que, dependiendo de la situación, se transcriben mucho o poco, diciéndose que su expresión es regulable.
Constituye esta regulación una forma de:
1) Adaptabilidad: las bacterias, al ser organismos unicelulares y, portanto, de interacción directa con el medio, han de responder a diferentes medios de crecimiento, ya que la supervivencia celular depende de su capacidad de adaptación a diferentes circunstancias ambientales.
2) Economía: una célula no sintetiza más que aquello que necesita y en las cantidades que necesita. Por ejemplo: si una bacteria se crece en un medio con lactosa, utiliza lactosa como fuente deC, sintetizando así la enzima que metaboliza esa lactosa, pero no sintetizará el enzima en ausencia de sustrato.

Control de la iniciación de la transcripción
El foco primario de la regulación en procariotes es la regulación de la iniciación de la transcripción, aunque en algunos casos la regulación de la inciación de la traducción tiene lugar y otros procesos como la recombinación puedenintervenir. En las bacterias, la mayoría de los mRNAs son policistrónicos y un solo promotor se requiere para regular la transcripción de un cluster de genes, es en este punto donde la expresión de estos genes es regulada. Un operón es un conjunto de genes adyacentes que presentan funciones afines, se transcriben en una molécula de mRNA única y su regulación es coordinada. Presentan por tanto unpromotor único.
La iniciación de la transcripción está regulada por factores de transcripción que pueden actuar de dos formas 
diferentes:
» Represores si la regulación es negativa. Ellos bloquean el acceso de la RNA pol a los promotores, uniéndose a los operadores, estos son secuencias que se encuentran cercanas o solapadas con el promotor.

» Activadores si la regulación es positiva. Ellos seunen cerca del promotor, aumentan la interacción entre la RNA polimerasa con el promotor. Se enlazan a sitios adyacentes al promotor.

Un ejemplo clásico, el operón lac de E. coli
El operón lac controla 3 genes implicados en el metabolismo de la lactosa en E. coli, que codifican para β-galactosidasa (z), una permeasa (y) y una transacetilasa (a), su estructura se representa como indica la figurasiguiente (ver también Fig. 10.3 Genes VII):

La enzima responsable de la degradación de la lactosa (fuente de C), es la β-galactosidasa, que rompe el enlace β-galactósido, dando lugar a glucosa y galactosa. Si a la célula le suministramos lactosa, los niveles de β-galactosidasa aumentan, la alolactosa, (producida por acción de la propia β-galactosidasa sobre lactosa) actúa de inductor parala β-galactosidasa. Si en este estado inducido eliminamos la lactosa, al no haber sustrato, no tiene sentido sintetizar enzima, con lo que se reprime su expresión recuperándose así a los niveles basales de esta enzima. Cuando decimos que la β-galactosidasa se expresa, queremos decir que aumenta del nivel basal (< 5 moléculas/célula) al nivel inducido (> 5000 moléculas/célula); vemos que para...