La regulación de la expresión génica
La síntesis proteica no tiene lugar de forma continua, sino que las células solo sintetizan las proteínas que necesitan en cada momento, por ello debe de existir un control en la expresión génica. La regulación de la expresión génica se realiza principalmente en el proceso de transcripción.
La regulación en procariotas
La regulación de la expresión génica en los procariotas sigue el modelo del Operón, que fue descrito por Jacob y Monod a principios de los 60.
Un Operón es un conjunto de genes que codifican proteínas diferentes, todas ellas implicadas en procesos bioquímicos relacionados. Consta de los siguientes elementos:
- Genes estructurales (E1,E2,E3...). Son los que codifican la síntesis de las proteínas (enzimas) que intervienen en un mismo proceso metabólico. Se transcriben sin interrupción, de manera que el ARNm resultante lleva información para varias proteínas y se denomina ARNm policistrónico.
- Gen regulador. Se puede localizar en cualquier lugar del cromosoma. Codifica la proteína represora (R). Cuando ésta se une al operador impide que la ARN-polimerasa se pueda unir al ADN y con ello imposibilita la transcripción, cuando se separa la transcripción es posible.
- Promotor (P). Es la secuencia de nucleotidos del ADN a la que se une la ARN-polimerasa para iniciar la transcripción. Está próximo a los genes estructurales.
- Gen operador (O). Es la secuencia de nucleótidos del ADN a la que se une la proteína represora (R) activa. Se sitúa entre el promotor y los genes estructurales. Cuando el O se bloquea con la proteína represora, impide el avance de la ARN pol y la transcripción se interrumpe y se origina la represión génica. Cuando la bacteria necesita sintetizar proteínas debe separar la proteína represora del O y utiliza dos tácticas: La inducción enzimática o la represión enzimática.
- Induccion Enzimática
Regula la síntesis de tres enzimas implicadas en la degradación de la lactosa. El gen regulador codifica una proteína represora activa que se pega al operador e impide que la ARN polimerasa transcriba los genes estructurales.
Cuando hay lactosa en el medio, ésta funciona como inductor. Se pega a la proteína represora y la inactiva. Se libera del operador y la ARN pol puede transcribir los genes estructurales.
- Represión Enzimática
Regula la síntesis de nueve enzimas encargados de la síntesis del aminoácido histamina. El gen regulador codifica para una proteína represora inactiva.
La ARN polimerasa transcribe los genes estructurales y cuando la concentración de histamina es elevada se pega a la proteína represora activándola. Cuando esto ocurre se inhibe la transcripción de los genes estructurales.
La regulación en eucariotas
La regulación en los organismos eucariotas, especialmente en los pluricelulares es más compleja y peor conocida.
La regulación se realiza al inicio de la transcripción. Hay mecanismos que actúan sobre la actividad de la ARN-polimerasa.
Destacan dos mecanismos:
- Heterocromatica: Muy condensada
En la eucromatina puede entrar la ADN polimerasa y llevar a cabo la transcripción pero la heterocromatina no puede transcribirse.
- Eucromatina: Regiones más laxas
2. Mecanismo de regulación hormonal- Hay hormonas de naturaleza lipídica y proteica que utilizando el AMPc se unen a un receptor, formando el complejo "Encima-Receptor", y actúan sobre zonas del ADN activando la transcripción.
