Download Operón triptófano

El Operon
Operon
•En bacterias, los genes que codifican a las enzimas de una ruta
metabólica normalmente se encuentran agrupados en el cromosoma
formando un complejo funcional llamado operon.
•Capaz de ejercer una regulación de su propia expresión por medio de
los sustratos con los que interaccionan las proteínas codificadas por sus
genes.
•Primer operon el de lactosa, descrito en 1961 por Francois Jacob y
Jacques Monod del Instituto Pasteur en Paris.
Francois Jacob
Jacques Monod
Partes de un operon
Un típico operon de bacterias esta compuesto por:
• Genes estructurales: codifican para la síntesis de proteínas
generalmente enzimas, estos genes se encuentran adyacentes unos a
otros y la RNA polimerasa se mueve de un gen al siguiente, transcribiendo
todos los genes en un solo mRNA. Este después es traducido en varias
enzimas individuales de las rutas metabólicas. Consecuentemente,
activado un solo gen este activara todos los genes productores de
enzimas del operon.
• Promotor: lugar donde la RNA polimerasa se une al DNA para
comenzar la transcripción.
• Operador: reside adyacente o sobre el promotor sirve de sitio de unión
para la proteína reguladora. Este es el caso de un gen regulador proteico.
• Gen regulador: codifica a la proteína reguladora.
Clasificación
Si el represor esta disponible para unirse al operador, los
genes se apagan.
Si el represor es inactivado, por lo tanto incapaz de unirse
al operador, los genes son expresados.
•Operon inducible.
•Operon represible o reprimible.
OPERONES INDUCIBLES
El Operón lactosa, que abreviadamente
se denomina Operón lac, es un sistema
inducible.
La proteína reguladora, producto del
gen regulador, es un represor que
impide la expresión de los genes
estructurales en ausencia del inductor.
El inductor en este caso es la lactosa.
Cuando no hay lactosa en el medio,
la proteína represora se encuentra
unida al operador impidiendo la
transcripción de los genes para las
enzimas que metabolizan la lactosa.
Operón lactosa en ausencia de
lactosa
Cuando hay lactosa en el medio,
ésta funciona como inductor, se une al
represor cambiando su forma lo que evita
que se pueda unir al operador, de este
modo la polimerasa puede transcribir los
genes correspondientes.
Este operón lac sólo se activa cuando hay
lactosa en el medio.
Video operon Lac
Operones reprimibles
Cuando un producto del metabolismo,
el triptofano por ejemplo, está en
cantidades suficientes la bacteria
puede dejar de fabricar las enzimas
que lo sintetizan.
En este sistema, el producto funciona
como
correpresor
uniéndose
al
represor y de este modo detiene la
síntesis proteica.
Que es el triptófano?
• Es un aminoácido esencial
para el ser humano.
• Uno de los 20 aminoácidos
del código genético (codón
UGG)
• Clasificación: Pertenece a
los aa del grupo R no
polares también llamados
hidrofóbicos.
• Su fórmula molecular es
C11H12N2O2
• Regulador de la serotonina.
• 1953 Monod y sus colaboradores
observaron que E. coli podía producir los
enzimas necesarias para la biosíntesis de
aminoácidos
así
como
de
otras
macromoléculas.
• En estudios posteriores se observó que
para realizar la síntesis de triptófano
intervienen una serie de enzimas que
están codificadas por 5 genes. Operón
Triptófano.
Operón Triptófano
• Genes estructurales: existen cinco genes estructurales en el
siguiente orden trpE – trpD – trpC – trpB - trpA.
• Elementos de control: promotor (P) y operador (O). El promotor y
el operador están al lado de los genes estructurales y en el
siguiente orden: P - O – trpE - trpD - trpC - trpB - trpA.
• Gen regulador (trpR): codifica para la proteína reguladora. Este
gen se encuentra en otra región del cromosoma bacteriano aunque
no muy lejos del operón.
• Correpresor: triptófano.
• Ruta metabólica: las enzimas codificadas por estos cinco genes
estructurales actúan en la ruta metabólica de síntesis del triptófano
en el mismo orden en el que se encuentran los genes en el
cromosoma.
Operón Triptófano
• Presencia de Triptófano
– 5 genes están reprimidos de forma
coordinada.
– En consecuencia no se produce ninguna de
estas enzimas.
Operón triptófano: en presencia de triptófano
Operón triptófano: en ausencia de
triptófano
Video operon Trp
Control negativo
Se dice que un sistema está bajo
control negativo cuando el producto del
gen regulador reprime o impide la
expresión de los genes, actúa como un
represor.
Intervienen dos proteínas reguladoras
el activador :
CAP (Catabolite Activador Proteín) y
el otro es un represor llamado represor
Lac, son proteínas de unión al DNA
específicas.
CAP media el efecto de la glucosa, este puede
unirse al DNA y activar los genes Lac solo si
falta la glucosa.
El represor Lac media la señal de la lactosa,
puede unirse al DNA y reprimir la
transcripción solo si no hay lactosa, cuando
está este disacárido, el represor es inactivo y
los genes se expresan.
El efecto combinado de estos dos reguladores
asegura que los genes se expresen en un grado
importante solo cuando hay lactosa y falta
glucosa.
Control positivo
Se dice que un sistema está bajo control
positivo cuando el producto del gen
regulador activa la expresión de los
genes, actúa como un activador.
En ausencia de glucosa y en condiciones
de inducción, CAP ejerce un control
positivo uniendo al sitio de unión y facilita
que la RNA polimerasa se una al promotor
y de lugar la transcripción.
La unión de CAP depende de AMPc
(Adenosin monofosfato ciclico), CAP debe
estar unido a cAMP y dependen de la
enzima adenilciclasa que cataliza la
conversión de ATP a cAMP.
REGULADORES DE TRANSCRIPCIÓN
Daniela L. Acosta - Paola Ortega - Diego L. Delgado - J. Sebastián Gómez
Lac-Operón - Intro
Lac Operón
Transcripción ocurre; represor
inhibido
Transcripción del lac ZYA
Control por el lac I; su producto es el represor
¡¡Represión!! …negativa A
O
Unión del represor al Operador ( lac) previene que la
ARN polimerasa inicie transcripción
La transcripción continúa… pero a niveles muy bajos (Nivel basal)
Llega la lactosa…o sea el inductor
Transcripción de ARNm a alto nivel;
nivel de inducción
Represor: tiene dos sitios de reconocimiento; el inductor afecta la
conformación de la proteína y afecta el sitio… control alostérico
Reconocimiento del represor al
ADN
Unión al lac Operador
Reconocimiento de secuencias palindrómicas
CAP: regulador positivo
•Represor  regulador negativo de
transcripción
•CAP  regulador positivo de transcrpción
(homodímero)
•El CAP atrae a la ARN
polimerasa. Entonces, si no
hay CAP no hay expresión de
Operón.
•Se pega al ADN en un sitio
detrás del
promotor (sitio CAP),
compuesto de
16 pares de bases.
•¡PERO!… El CAP sólo
se va pegar en la
presencia
de cAMP (Adenosín
Monofostato).
¡Se enciende el operón!