Operon lac

El operón lac La interrelacion entre estos diversos elementos se ilustra mediante el operón lac (el grupo de genes que regula la produccion de enzimas necesarias para degradar lactosa en las celulas bacterianas). El operon lac es un ejemplo de un operón inducible, esto es, uno en el que la presencia de una sustancia metabolica clave (en este caso lactosa) induce la transcripción de genesestructurales (fi g. 12-29a). El operon lac contiene tres
genes estructurales en tandem: el gen z, que codifi ca la galactosidasa beta; el gen y, que codifi ca la permeasa de galactosido, una proteina que promueve la entrada de la lactosa a la celula, y
un gen a, que codifi ca la acetiltransferasa de tiogalactosido, una enzima cuya funcion fi siologica es poco clara. Si la lactosa esta presente en elmedio, el disacarido entra a la celula donde se une con el represor lac, cambia la conformacion del represor y lo convierte en incapaz de unirse a la region operadora del DNA.
En tal estado los genes estructurales se transcriben, la enzima se sintetiza y las moleculas de lactosa se catabolizan. Por tanto en un operon inducible, como lac, la proteina represora solo puede unirse al DNA en ausenciade lactosa, que funciona como un inductor.6 Conforme la concentracion de lactosa en el medio disminuye, el disacarido se disocia de su sitio de union en la molecula represora. La liberacion de lactosa capacita al represor
para unirse a la region operadora, lo que bloquea la polimerasa para alcanzar los genes estructurales y apaga la transcripcion del operon.
Control positivo por AMP cíclico(monofosfato de adenosina ciclico) Los represores, como los de los operones lac y trp, ejercen su infl uencia por control negativo, como la interaccion de estas proteinas con el DNA que inhibe la expresion de genes.
El operon lac tambien se encuentra bajo control positivo según se descubrio durante una investigacion temprana del fenómeno llamado efecto de glucosa. Si las celulas bacterianas sealimentan tanto con glucosa como con otras sustancias, por ejemplo, lactosa o galactosa, catabolizan la glucosa e ignoran los otros componentes. La glucosa en el medio actua para suprimir la produccion de varias enzimas catabolicas, como la galactosidasa beta, necesarias para degradar las otras sustancias. En 1965 se realizo un hallazgo sorprendente: el AMP ciclico (cAMP), que antes se pensaba que soloparticipaba en el metabolismo eucariota, se detecto en celulas de E. coli. Se encontro que la concentracion de cAMP en las celulas se relacionaba con la presencia de glucosa en el medio; a mayor concentracion de glucosa, menor concentracion de cAMP. Aun mas, cuando se agrego cAMP al medio en presencia de glucosa, las celulas sintetizaron de manera repentina las enzimas catabolicas que encondiciones normales estaban ausentes.
Aunque el mecanismo exacto por el que la glucosa disminuye la concentracion de cAMP se desconoce, el mecanismo por el que el cAMP supera el efecto de la glucosa se entiende bien. Como era de esperar, una molecula pequena como cAMP
no puede estimular la expresion de una batería de genes especifi ca. Como en las celulas eucariotas, el cAMP actua en las celulasprocariotas al unirse a una proteina, en este
caso a la proteína receptora de cAMP (CRP). Aunque la CRP por si misma es incapaz de unirse al DNA, el complejo cAMP-CRP reconoce y une un sitio especifi co de la region de control de
lac La presencia de la union de CRP ocasiona un cambio en la conformacion del DNA, que permite que la polimerasa de RNA transcriba el operon lac. Por tanto, la presencia delcomplejo cAMP-CRP es necesaria para la transcripcion del operon, aun cuando la lactosa esta presente y el represor es inactivo.
Conforme la glucosa es mas abundante, las concentraciones del cAMP permanecen por debajo de las requeridas para promover la transcripcion del operon.

El operón trp En un operon reprimible, como el operon triptófano (o trp), el represor es incapaz de unirse al DNA...