operones bacterianos

7/26/2019 operones bacterianos

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Regulacin de laRegulacin de laexpresin gnica enexpresin gnica en

procariotasprocariotas

Procariotas Eucariotas

replication

ARNm monocistrnico

transcripcin y

procesamiento acoplados

3 ARN Polimerasasdiferentes

Diferencias entre la transcripcin

procariota y eucariota

ARNm policistrnico

transcripcin y traduccin

acopladas

ARN Polimerasa nica

Regulacin de la expresin gnica

Ej: Metabolismo de azcares

Bacterias Clulas eucariotas

Glucosa Galactosa GlucosaLactosa Rafinosa

Maltosa Melibiosa

Ramnosa Xilosa

Las bacterias tienen vas catablicas para varios

azcares, si se expresaran todas implicara unenorme gasto de energa.

El cambio en la expresin ocurre en pocos minutos.


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Sistemas de regulacin

Prender y apagar ciertos genes o grupos de genes.

Mecanismo sensor que reconozca que enzimas senecesitan en cada momento, (que genes deben serexpresados).

Activacin y desactivacin del sistema en el tiempo.

Opern

Unidad transcripcional que contiene:

genes estructurales que codifican para protenas

que cumplen funciones relacionadas regiones regulatorias.

Enz. 1 Enz. 2 Enz. 3

Clasificacin de los operones

de acuerdo a su regulacin.

Ejemplo Va metablica

Inducibles Opern lactosa Utilizacin de

nutrientes

(catabolismo)

Represibles Opern triptofano Biosntesis

Constitutivos Metabolismo glucosa Esenciales

(housekeeping)

INDUCCION sntesisaumentada en respuesta a un metabolito

Inductoresgratuitos: metabolitosque inducen el sistema peronopueden ser metabolizados ( IPTG )

Induccin


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Represin

REPRESION sntesisreducida en respuesta a un metabolito

Opern lactosa

Inducible

Cuando hay lactosa

en el medio, se

expresan las

enzimas quedegradan la lactosa.

http://vcell.ndsu.nodak.edu/~christjo/vcell/animationSite/lacOperon/movie.htm

Opern lactosa

Los genes del metabolismo de la glucosa se

expresan en forma continua en E. coli

El metabolismo de los otros azcares como

fuentes energticas

est regulado, es inducible.

Lactosa = disacrido (glucosa + galactosa)

La lactosa estimula el aumento de 1000 X de

la expresin de 3 protenas.

-galactosidasa (lacZ) lactosa

glucosa + galactosa

Alolactosa Inductor

Permeasa (lacY) Transportalactosa a travs de la membrana

Transacetylasa (lacA) Funcin no conocida


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Cis OPERON TransPromotor

Operator Represor

Secuencias codificantes Inductor

Terminador

-gal Permeasa Transac

La regulacin se estudia mediante el efecto de

mutaciones en los distintos elementos del opern

Mutacin del genlacZ, gen estructural

No hay actividad -galactosidasa.

Disminuye la produccin de permeasa

y transacetilasa.

Mutaciones en las regiones reguladoras

1. Mutac iones en el operador (lacO)

F lacO+ lacZ- lacY+ permease (slo con lactosa)

C lacOc lacZ+ lacY- -galactosid asa (sin lactosa)

(expresin constitutiva)

2. Mutaciones en el promotor(Plac): Afec ta la exp resi n de las 3

3. Mutaciones en el represor(lacI) Bacterias diploides (plsmido F)

F lac I+ lacO+ lacZ- lacY+

C lacI- lacO+ lacZ+ lacY-

Sin lactosa, no se produce -

galactosidase ni permeasa

Con lactosa, se producen-

galactosidase y permeasa

(la lactosa induce).

lacO acta en cis

El represor codificado

porlac I acta en trans

Antecedentes

genticos para

el modelo del

operon.

Los signos + y se

refieren a la presencia

ausencia de actividad

de -galactosidasa.

c/lact: lactosa presente

s/lact: sin lactosa

Genotipo c/lact s/lact

I+O+Z+ + -I+O+Z- - -I-OcZ+ + +I+OcZ+ + +I-O+Z+/ F I+ + -I+OcZ+/ F O+ + +I+O+Z+/ F I- + -I+O+Z+/ F Oc + -

I

s

O

+

Z

+

- -Is O+Z+/ F I+ - -


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Organizacin del operonlac de E. col i wtEstado funcional del operonlac de E. col i

wt en medio sin lactosa

Estado funcional del operonlac de E. col i

wt en medio con lactosaModelo de la protena tetrmero represor

lac (4 polipptidos)


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Regulacin

Positiva

En el opern

lactosa existe

otro

mecanismo de

control

CAP-AMPc

Cuando la

lactosa es la

nica fuente decarbono enE.

coli (medio sin

glucosa).

La protena CAP (Cataboli te

activator protein) se une al

AMP ccl ico.

CAP se une a un sitio

blanco del promotor, cambia

la conformacin del ADN y

aumenta la afinidad de la

ARN Pol .

Si hay glucosa y lactosa, se

usa preferencialmente la

glucosa porque los niveles

de AMPc son bajos.

Si se agrega AMPc al medio, se transcribe el operonlac aun

en presencia de glucosa.

CAP-AMPc-DNA CAP-AMPc-DNA


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Secuencia del operonlac de E. coli. Regulacin del operon lac


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Codifica 5 enzimas de la sntesis de triptfano

Trp presente: Las enzimas no se transcriben.

Trp presente: Represor activo. El Trp acta

como co-represor.

Trp ausente: Las enzimas s se transcriben.Trp ausente: Represor inactivo.

Operon triptofano RepresibleOperonTrp deE. col i

1. Represor/operador (70 X)

2. Atenuacin (8 10 X)

trpR P O trpE D C B A

active repressor

protein (enzyme) synthesis

no protein (enzyme) synthesis

Regulacin del operonTrp deE. col i1. Represor / operador

El triptofano es el co-represor

Una secuencia leader y 5 protenasde la va del trp

El represorTrp se asocia al promotoren presenciade producto

Opern trp: control negativo,

con represin por producto


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Organizacin de la regin

lder/atenuador del operntrpAcoplamiento transcripcin-traduccin en bacterias

Modelo de Atenuacin: Ausencia de Trp

Modelo de Atenuacin: Presencia de TrpOpernOpern trptrp: atenuacin: atenuacin

ATENUACIONATENUACION ANTITERMINACIONANTITERMINACION


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Secuencia de aminocidos de los

atenuadores (pptidos lder) de los

operones de E. col i

phe, his, leu, thr, e ilv.

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