Cada célula tiene la capacidad de adaptarse mejor a su entorno. Esta capacidad de adaptación se logra alterando la expresión de los genes. La alteración en la expresión génica en función del entorno se denomina regulación génica. La regulación génica en procariotas es mucho más sencilla e involucra a un grupo de genes conocido como operón.
Ahora, un operón se puede definir como un tramo de ADN que consta de genes estructurales y genes reguladores.
Los genes estructurales son los que codifican las proteínas funcionales, como las enzimas, que realizan diversas funciones en la célula. Estos genes se transcriben como un ARNm policistrónico, que luego se transcriben y modif/ican para dar proteínas individuales.
Por otro lado, los genes reguladores controlan la expresión de estos genes estructurales según el requisito para la supervivencia celular. Los genes reguladores pueden actuar además en cis o en trans
El operón lactosa (operón lac)
El operón lac permite a las bacterias metabolizar la lactosa como fuente de energía. Está presente en E. coli, una bacteria que se encuentra comúnmente en los intestinos humanos. Estos genes son responsables de la descomposición de la lactosa en azúcares utilizados para el metabolismo celular.
Este sistema inducible también involucra ADN bacteriano, un represor, ARNm y la molécula de azúcar lactosa. Esta animación se centrará en el papel de cada uno de este grupo de genes:
En este video te explico cómo la Bacteria lidia con la Lactosa para su metabolismo, no es una tarea fácil para la bacteria, deberá encender unos genes y así digerir la Lactosa.
La expresión génica se puede activar cuando aparece una molécula inductora específica en una célula.
Para los sistemas inducibles o activables, una molécula represora previene la expresión génica al unirse a la región de control corriente arriba.
La lactosa es la molécula inductora del operón lac. Después de aparecer por primera vez en el entorno celular, la lactosa ingresa pasivamente a la célula de E. coli y se une a la molécula represora. Esta unión libera al represor de la región de control.
Cuando hay glucosa presente, el operón lac se apaga, a pesar de la presencia de lactosa: con un alto nivel de glucosa, el AMPc para CAP deja de estar disponible. Sin cAMP, CAP no puede unirse y anclar la ARN polimerasa en el ADN en el promotor.
Jacob & Monod (1965)
En este punto, la ARN polimerasa puede comenzar la transcripción del operón. Aquí mostramos dos de los tres genes del operón lac que se transcriben en ARNm.
Luego, los ribosomas se unen al ARNm y las dos proteínas se traducen.
La primera proteína es la ß-galactosidasa, que descompone la lactosa en dos azúcares simples.
La segunda proteína es la permeasa, una proteína unida a la membrana.
Cuando está incrustada en la membrana celular, la permeasa funciona para proporcionar una ruta directa para que la lactosa fuera de la célula sea importada a la célula. Esta importación ocurre a un ritmo mucho mayor que la transferencia pasiva que observamos primero. Debido a que la traducción continúa dentro de la célula, otras proteínas permeasas se incrustan en la membrana. Esto aumenta aún más la velocidad a la que la lactosa entra en la célula.
La ß-galactosidasa descompone la lactosa celular en azúcares simples glucosa y galactosa. Una vez que se reduce mucho su concentración, se libera la lactosa unida al represor.
En este punto, el represor se une nuevamente a la región de control y se detiene la expresión génica.
Para todos los sistemas inducibles, como el operón lac, es la interacción de las moléculas inductoras y represoras la que media la expresión génica.
Como siempre acepto comentarios y sugerencias.
Edwin W. editor en DiMedinet y Bits de Ciencia.
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