Este documento describe los mecanismos de regulación de la expresión génica en bacterias y eucariontes. Explica que los genes no se expresan constantemente, sino que existen controles en su expresión. Describe el modelo del operón, incluyendo los conceptos de operón inducible, represible, promotor, operador, genes estructurales y reguladores. Usa como ejemplos los operones lactosa y triptófano, explicando cómo funcionan los represores y los inductores en cada caso.

1. REGULACION DE LA
EXPRESION GENICA
BIOLOGIA MOLECULAR
“…todos los genes de un organismo no se expresan
constantemente…EXISTEN CONTROLES EN LA
EXPRESION GENICA”
Dr. Juan C. Tantaleán V.

2. ORGANIZACIÓN GENICA EN EUCARIONTES
Gen monocistrónico: unidad funcional que genera ARNm de un solo gen. En
eucariontes incluyen exónes e intrones.
1 GEN = Información para una proteína

3. NIVELES DE REGULACION DE LA EXPRESION GENICA EN EUCARIONTES
“…todos los genes de un
organismo no se expresan
constantemente…EXISTEN
CONTROLES EN LA
EXPRESION DE LOS
GENES”
Las células utilizan sus
potencialidades genéticas
según sus requerimientos
metabólicos y exigencias
ambientales.

4. Genes policistrónicos : organización génica que genera ARNm
que corresponde a varios genes.
EXPRESION DE GENES POLICISTRONICOS EN EL OPERON LACTOSA
ORGANIZACIÓN GENICA EN BACTERIAS
Promotor

5. MODELO DE REGULACIÓN A NIVEL TRANSCRIPCIONAL EN BACTERIAS
 Operón: unidad génica funcional policitrónica bacteriana. Incluye genes
estructurales, una región promotora, una región operadora y un gen regulador.
 Operón inducible: Operón en el cual la presencia de una sustancia promueve la
transcripción de los genes estructurales.
 Operón represible: Operón cuya transcripción se suprime o bloquea en
presencia de una moléculas correpresora.

6.  Promotor: secuencia en el DNA a la cual se une la enzima RNA polimerasa
antes de iniciar la transcripción.
 Operador: secuencia en el DNA donde se unen los represores.
 Gen estructural: gen que codifica para enzima de una vía metabólica.
 Gen regulador: gen que codifica una proteína reguladora.
 Represor: proteína reguladora de expresión génica que al unirse al DNA
inhibe la transcripción. Ejerce un control negativo.
 Activador: proteína reguladora de expresión génica que se une al DNA y
promueve la transcripción. Ejerce un control positivo.
 Inductor: molécula que modifica al represor y así facilita la
transcripción.
 Expresión constitutiva: expresión génica constante sin mecanismo de
regulación.

8. REGULADORES A NIVEL DE LA TRANSCRIPCION
 Proteínas que se unen al DNA en secuencias específicas.
 Proteínas represoras: inhiben la transcripción.
 Proteínas activadoras: activan la transcripción.
 La mayoría de proteínas reguladoras son multiméricas y se unen al
DNA a través del motivo estructural hélice-vuelta-hélice.
 Hélice de reconocimiento: se sitúa en el surco principal del DNA y
contacta específicamente con las bases del DNA.
 Hélice de fijación: interacciona sin especificidad con el armazón
azúcar-fosfato.

9. El modelo del Operón de Jacob y Monod
(1961)
Varios genes estructurales que se expresan bajo un mismo
mecanismo de regulación.

10. EL OPERON LACTOSA
Contexto genético del Operón Lactosa.
Gen regulador: expresa una proteína represora (LacI)
Promotores
Operador: secuencia de unión de LacI
Genes estructurales: lacZ, lacY y lacA
Sistema bacteriano para el catabolismo de la lactosa (glucosa-galactosa)

11. Operon de Lactosa: en Escherichia coli
 Se sintetizan 3 enzimas:
1. β-galactosidasa: degrada lactosa y se forma glucosa y galactosa.
cataliza también la isomerización de lactosa a alolactosa
2. Lactosa permeasa: trasporta la lactosa a la célula
3. Transacetilasa: función no completamente conocida.
La molécula inductora es alolactosa (no lactosa misma)

13. REGION REGULADORA DEL OPERON LACTOSA

14. El operon lac tiene dos controles
Proteína CAP
Represor lacI
POSITIVO
NEGATIVO

15. ACTIVIDAD DE LacI
SIN LACTOSA
CON LACTOSA

17. I

18. Inducción mediante IPTG (Isopropil-β-tiogalactósido)
Inducción mediante análogos:
 Modifican al represor
 Estables
 No metabolizables

19. IPTG
CAP
REPRESION POR CATABOLITO

20. ACTIVACION DE LA TRANSCRIPCION
POR EL COMPLEJO cAMP-CAP

22. EL OPERÓN TRIPTOFANO

24. REGULACION DE LA EXPRESION DEL OPERON trp
Aporrepresor + correpresor = Holorrepresor
( TrpR ) ( triptofano )

25. ESTRUCTURAS EN LA ATENUACIÓN
ESTRUCTURAS
EN TALLOS Y
BUCLES
La estructura 3-4 produce
terminación de la transcripción
tipo Rho independiente

31. http://www.ugr.es/~eianez/Microbiologia/15regulacion.htm