Regulación de la expresióngénica en procariontes

1. Universidad de Carabobo
Facultad de Ciencias de la Salud - Núcleo
Aragua
Escuela de Medicina Dr. Witremundo
Torrealba
Departamento de Bioquímica
Jorge Urbina
Kevin Vela
Maracay, marzo de 2014

2. Explicar en forma general cómo
se lleva a cabo el control de la
expresión genética en
procariontes
Control transcripcional, Proteínas
Reguladoras, activadoras y
represoras.
Genes estructurales. Modelo Operón
Sistema inducción –represión,
Represión por catabólico

3. Control de la expresión
genética
• La expresión génica es el fenómeno que
incluye la transcripción de un gen en ARNm
y su posterior traducción a proteína.
• Interviene en el control de la síntesis de
proteínas.

4. Control transcripcional
• La expresión génica se puede controlar en las etapas
de Transcripción, y Traducción
• la transcripción a menudo se controla en la fase de
iniciación

5. REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN
GÉNICA
• Genes constitutivos: se expresan siempre
• Genes regulados: sólo se transcriben y
traducen cuando y donde se necesitan (hay
una influencia ambiental)
o Regulación ¿cuándo?: transcripción, estabilidad
del RNA, traducción

6. REGULACIÓN EN
PROCARIONTES:
LOS OPERONES

7. Modelo del Operón
• Fue publicado En 1961 en un artículo firmado por
Jacob y Monod, titulado “Genetic regulatory
mechanisms in the synthesis of proteins.” en la
revista Journal of Molecular Biology.
• Por sus descubrimientos ganaron el premio Nobel
de medicina en 1965 junto con André Lwoff
Francois Jacob Jacques Monod André Lwoff

8. • Una tarde de domingo en el mes de julio de 1958 viendo una
película en un cine con su mujer, nos cuenta Jacob en su
autobiografía lo siguiente:
• “Cierro los ojos, atento a algo extraordinario que me está
pasando. Una excitación brusca mezclada de un placer
confuso me invade. Y súbitamente, un relámpago. El
deslumbramiento de la evidencia. ¿Cómo no lo había
pensado antes? La experiencia de conjugación hecha con
Élie sobre el fago, la inducción erótica, y la hecha con Pardee
y Monod sobre el sistema lactosa, la experiencia PAJAMA,
son las mismas. Misma situación. Mismo resultado. Misma
conclusión. En ambos casos, un gen gobierna la formación
de un producto citoplásmico, de un represor que bloquea la
expresión de otros genes, impidiendo en un caso la síntesis
de la galactosidasa y en otro la multiplicación del virus. (…)
Más aún, ¿dónde puede actuar el represor para poder
detener todo a la vez? La única respuesta simple, la única
que no hace intervenir una cascada de hipótesis
complicadas es: ¡sobre el ADN mismo!”

9. Que es el Operón
• Unidad de expresión y regulación genética
bacteriana, que incluye genes estructurales y
elementos de control en el DNA.

10. Principales elementos del
operón
• Los genes estructurales.
• El promotor (P).
• El operador (O).
• El gen regulador (i).
• Proteína reguladora.

11. Principales elementos del
operón
• Los genes estructurales.
• El promotor (P).
• El operador (O).
• El gen regulador (i).
• Proteína reguladora.

12. Genes estructurales
• Se denomina así a cualquier gen que codifica un
producto proteico (o ARN)
• Se asocian con una gran cantidad de estructuras y
funciones, incluidas enzimas, proteínas
estructurales y proteínas reguladoras

13. Genes Reguladores
• El gen regulador es el encargado de codificar
proteínas o ARN implicado en la regulación de la
expresión de otros genes

14. Proteínas Reguladoras
• Proteínas Represoras (represor)

15. Proteínas Reguladoras
Proteínas Activadoras (activador)

17. Factores de especificidad
• La ARN polimerasa de procariontes es una enzima formada por
cinco clases de subunidades
• La composición subunitaria de la enzima completa, llamada
Holoenzima, es α2 β β’y ω más un factor σ 70.
• La subunidad σ supone el factor de especificidad de la ARN
polimerasa, ya que reconoce al promotor
• existen diferentes tipos de subunidades sigmas que serán capaces
de reconocer a diferentes tipos de promotores.

18. • La más común es la subunidad σ70 que interactúa con la
mayoría de los promotores que poseen una misma secuencia
consenso
• Pero a veces debido a condiciones excepcionales deben
usarse otras subunidades como la σ 32, en momentos en los
que la bacteria está sometida a estrés por calor.

19. • Cuando esta subunidad sigma está unida a la ARN
polimerasa se dirige a una serie de promotores
especializados con una secuencia consenso diferente a la
que se encuentra en los promotores que se unen al factor
σ70, que dan origen a un conjunto de proteínas para la
protección de la célula

20. Sistema de inducción-
represión
• Sistema que se basa en la capacidad de permitir o
no la síntesis de diversas enzimas dependiendo de
las condiciones ambientales
• Inducción: Capacidad para sintetizar ciertas
enzimas solamente cuando el sustrato se encuentra
presente
• Represión: Capacidad de impedir la síntesis de
ciertas enzimas cuando los productos están
presentes

21. • La combinación de este sistema con el control positivo y
negativo da como resultado cuatro patrones distintos
de regulación genética:
• Tipo 1: Inducible, control negativo (operón lactosa y
operón galactosa)
• Tipo 2: Inducible, control positivo (operón arabinosa y
operón maltosa)
• Tipo 3: Represible, control negativo (operón triptófano y
operón histidina)
• Tipo 4: Represible, control positivo (no se han descrito)

23. Operón lactosa

24. Operón lactosa

26. Operón triptófano

27. Represión por catabólito
• Cuando la bacteria E. coli crece en un medio que contiene glucosa,
prefiere este azúcar como fuente de energía
• Como consecuencia los operones que producen las enzimas
necesarias para obtener energía de otros azúcares están
bloqueados
• Uno de los catabolitos del metabolismo de la glucosa actúa sobre
el AMP cíclico (AMPc).
• El AMP cíclico (AMPc) es necesario para la transcripción de todos los
operones que son inhibidos por el catabolismo de la glucosa
• Se trata por tanto de un sistema de control positivo

28. Represión por catabólito

29. Caso Clínico:
Tuberculosis
• La tuberculosis es una enfermedad causada por bacterias que se
propagan por el aire de una persona a otra
• Bacteria Mycobacterium tuberculosis
• Estas bacterias por lo general atacan a los pulmones, pero también
pueden atacar otras partes del cuerpo como los riñones, la columna
vertebral y el cerebro.
• Si no se trata apropiadamente, la tuberculosis puede ser mortal.

31. Tratamiento
• En la actualidad, hay 10 medicamentos aprobados por la Administración de
Drogas y Alimentos de los EE. UU. (FDA) para el tratamiento antituberculosis.
De estos, los medicamentos de primera elección que son básicos en todo
tratamiento contra la tuberculosis son:
• isoniazida (INH)
• rifampicina (RIF)
• etambutol (EMB)
• pirazinamida (PZA)
Esquema preferido
Fase inicial
INH, RIF, PZA y EMB* diarios por 56 dosis (8 semanas)
Fase de continuación
INH y RIF diariamente por 126 dosis (18 semanas) o
INH y RIF 2 veces por semana por 36 dosis (18 semanas)

34. resumen
expresión
genética
Regulación
Transcripción
Sistema
Inducción-
Represión
Proteínas
Reguladoras
Represión por
catabólico
Factores
Ambientales

35. Glosario
• Operón: Unidad de expresión y regulación
bacteriana, que incluye genes estructurales y
elementos de control en el ADN reconocidos por
uno o varios productos génicos reguladores
• El promotor (P): Región del DNA donde se une la
RNA polimerasa para iniciar la transcripción. Se
encuentra inmediatamente antes de los genes
estructurales
• Operador: Sitio en el ADN donde se une una
proteína reguladora para evitar o inducir que inicie
la transcripción en el promotor adyacente

36. Glosario
• Gen inducible: gen que se activa por la presencia
de su sustrato
• Gen reprimible: gen que se inactiva por la
presencia de su producto
• inductor: Molécula pequeña que dispara la
transcripción genética mediante su unión a una
proteína reguladora
• Correceptor: Molécula pequeña que dispara la
represión de la transcripción mediante su unión a
una proteína reguladora

62. FIN