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10.7. La regulación de la expresión génica

Tiene que haber mecanismos que regulen la expresión génica, ya que ni no, las células estarían sintetizando constantemente grandes cantidades de proteínas.

La cantidad de proteínas que se sintetizan dependen de la cantidad de ARNm que haya en el citoplasma. Como el ARNm sólo dura unos minutos, la cantidad de ARNm sintetizado regulará la cantidad de enzimas que se sinteticen.

Se podrá regular la expresión génica, regulando la síntesis de ARNm.

  • En procariotas, ésta depende del sustrato disponible.
  • En eucariotas, depende de las hormonas del medio interno.

La regulación en procariotas

Jacob y Monod, descubrieron en 1961, el modelo llamado operón para explicar cómo se regula la síntesis proteica en las bacterias.

Un operón es unidad genética funcional formada por un grupo o complejo de genes capaces de ejercer una regulación de su propia expresión por medio de los sustratos con los que interactúan las proteínas codificadas por sus genes.

Todos estos genes están situados en el cromosoma bastante cerca para que la regulación de su expresión se produzca de un modo coordinado.

La regulación de los genes puede ser:

  • Inducible. Sólo se trascriben los genes si está presente una molécula llamada inductor.
  • Represible. Se expresan los genes, pero dejan de hacerlo si está presente una molécula llamada represor.

Componentes del modelo del operón

Los componentes del modelo del operón son:

  • Los genes estructurales. Son los que codifican las proteínas estructurales y las proteínas enzimáticas.
  • El gen regulador. Son los que codifican las proteínas que controlan la actividad de los genes estructurales. Estas proteínas se denominan represores, y controlan la expresión.
  • El promotor. Es la zona donde se fija el enzima ARN-polimerasa y comienza el inicio de la transcripción.
  • El operador. Es el lugar donde se fija el represor, bloqueándolo. Así impide el avance de la ARN-polimerasa.
  • El inductor. Sustrato cuya presencia induce a la expresión de los genes.

El operón lactosa

El operón lac de la bacteria Escherichia coli es el más conocido.

La lactosa es un disacárido que degrada la E. coli como fuente de energía y de carbono, descomponiéndola en glucosa y galactosa. El enzima β-galactosidasa se encarga de la degradación. La regulación se realiza de este modo:

  • Si no hay lactosa en el medio (sin inductor). El gen regulador sintetiza una proteína represora (represor) y bloquea al operador, y los genes no se transcriben.
  • Si hay lactosa en el medio (inductor). La lactosa actúa como inductor y no bloquea al operador.

La regulación en eucariotas

El punto principal de regulación de la transcripción es, tanto en procariotas como en eucariotas, es el inicio de la transcripción.

Las principales diferencias en la regulación de la transcripción, respecto a los procariotas son:

  • La activación de la transcripción se produce por la unión del ADN a determinados factores de transcripción.
  • Predomina la regulación positiva, aunque también existen elementos de regulación negativa.
  • La transcripción se produce en el núcleo y la traducción, en el citoplasma.

 

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