Regulación transcripcional en eucariotas y procariotas: operones, promotores y control génico

Regulación del proceso transcripcional

Regulación del proceso transcripcional: Permite la producción de proteínas, enzimas o polipéptidos necesarios para la célula, y posibilita los procesos metabólicos celulares.

Eucariotas

Eucariotas:

• Tienen núcleo definido.
• Forman cromosomas.
• La cantidad de ADN depende de la especie.
• Son monocistrónicos: cada ARNm codifica típicamente para una sola proteína.
• El ARN transcrito debe madurar (procesamiento del ARN).
• El proceso de síntesis de proteínas es más complejo y consume más energía.

Procariotas

Procariotas:

• No poseen núcleo; la información genética está en el citoplasma.
• Poseen generalmente un único cromosoma circular y a menudo plásmidos.
• Son policistrónicos: un mismo ARNm puede codificar para varias proteínas.
• No forman cromosomas lineales como los eucariotas; pueden portar plásmidos.
• El proceso de síntesis de proteínas es más simple y más eficiente desde el punto de vista energético.

Mutación en gen regulador

Mutación en gen regulador: Una mutación en un gen regulador afectaría el tiempo y la velocidad de transcripción de otros genes, lo que podría alterar el tiempo necesario para producir una proteína y la velocidad de las reacciones dependientes de esa proteína.

Elementos del control transcripcional

Los principales elementos que participan en la regulación de la transcripción son:

• Regulador: Controla el tiempo y la velocidad de transcripción de otros genes; puede codificar un factor represor o activador.
• Promotor: Sitio donde la ARN polimerasa reconoce el inicio de la transcripción.
• Operador: Región que controla el acceso de la ARN polimerasa al promotor (sitio de unión de represores o activadores).
• Gen estructural: Codifican las enzimas relacionadas o las proteínas estructurales necesarias para una vía metabólica.
• ARN polimerasa: Enzima que promueve el proceso transcripcional de los genes estructurales; cuando está unida al promotor, la transcripción continúa, pero en su ausencia la transcripción no se inicia o se interrumpe.

Operones

Operón inducible: Ejemplo: operón de la lactosa (lac). Es aquel que, en condiciones normales, no se expresa de forma activa; se activa en respuesta a un agente inductor que permite la transcripción. Cuando el inductor se une al represor o al sistema regulador, se facilita el acceso de la ARN polimerasa al promotor y comienza la transcripción de los genes estructurales. Ejemplos: operones relacionados con la metabolización de sustratos como la lactosa, la maltosa o la arabinosa. Suelen participar en rutas catabólicas para la obtención de metabolitos energéticos.

Operón represible: Ejemplo: operón del triptófano (trp). Es aquel que, en condiciones normales, se expresa para producir las proteínas estructurales; sin embargo, en respuesta a un agente represor (a menudo un corepresor que se une al represor), la transcripción se inhibe. En este sistema, la presencia del producto (por ejemplo, un aminoácido) funciona como corepresor que activa al represor, que a su vez se une al operador e impide la acción del promotor y la transcripción de los genes estructurales. Ejemplos: operón trp, operón his, etc. Suelen participar en rutas anabólicas para la síntesis de monómeros de macromoléculas.

Definición funcional de operón

Un operón se define como una unidad genética funcional formada por un grupo de genes organizados que permiten la regulación coordinada de su expresión en respuesta a los sustratos o señales con los que interactúan. Está formado por genes estructurales que codifican proteínas que participan en vías metabólicas y cuya expresión está regulada por tres factores de control principales: promotor, operador y regulador.