Regulación de la Expresión Génica en Procariotas: El Modelo del Operón
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Regulación de la expresión génica
Una célula sintetiza las proteínas que necesita en un momento determinado. La regulación de la expresión génica puede llevarse a cabo en diferentes momentos, pero lo frecuente es que ocurra durante la transcripción.
Regulación de la expresión génica en los procariontes
Un procarionte se adapta a las condiciones del medio ambiente. Destaca el modelo Operón, propuesto en el año 1961 por François Jacob y Jacques Monod en E. coli. Un operón es un grupo de genes estructurales cuya expresión está regulada por distintos elementos de control y por genes reguladores; se compone de:
- Genes estructurales: se transcriben sin interrupción; el ARNm resultante lleva la información para varias proteínas.
- Promotor: secuencia de nucleótidos de ADN a la que se une la ARN-polimerasa para iniciar la transcripción de un gen o un conjunto de genes.
- Operador: secuencia situada entre el promotor y los genes estructurales.
- Gen regulador: codifica la proteína que actúa como represor, la cual impide que la ARN-polimerasa se pueda unir al ADN e imposibilita la transcripción.
- Proteína reguladora: codificada por el gen regulador, se une a la región del operador.
- Inductor: molécula que induce la expresión de los genes.
El operón lactosa (operón lac)
Este sistema controla la síntesis de las enzimas implicadas en el metabolismo de la lactosa:
- a) En ausencia de lactosa: En el medio de cultivo de E. coli, el represor se sitúa sobre el operador. La ARN-polimerasa no puede unirse al ADN y no se produce la transcripción (no se genera el ARNm).
- b) Cuando existe lactosa: En el medio se forma la alolactosa, que actúa como inductor. La alolactosa se une al represor y forma un complejo represor-inductor inactivo. La ARN-polimerasa ya puede unirse al promotor e iniciar la transcripción de los genes estructurales para, posteriormente, sintetizar las tres enzimas implicadas en el proceso metabólico de degradación de la lactosa.
Finalmente, la bacteria solo produce las enzimas para metabolizar la lactosa cuando son necesarias. Si no hay lactosa, no se emplea energía en sintetizarlas; la célula solo produce mensajeros para las proteínas que precisa.