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INSTITUTO DE BIOLOGÍA
MOLECULAR Y BIOTECNOLOGÍA
TRUJILLO - PERU
REGULACIÓN GÉNICA
EN PROCARIONTES
Blgo. José González Cabeza
Introducción
• Los dos estadios del proceso que lleva del genoma al transcriptoma.
• Ensamblaje corriente
arriba del gen, del
complejo de proteínas
(RNAP y Proteínas
accesorias).
• Cuando la RNAP
abandona la región de
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Blgo. José González Cabeza
Expresión del Genoma
SECUENCIAS REGULADORAS DEL DNA
DURANTE LA TRANSCRIPCIÓN
Blgo. José González Cabeza
• Constan de 2 segmentos → c/u de 6 nt.
Secuencia -35: 5´- TTGACA – 3´
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• + 1 → se encuentra alrededor de 20 a 600 nucleótidos corriente
arriba del comienzo de la región de codificación.
RNAP BACTERIANAS SE UNEN EN SECUENCIAS PROMOTORAS
Blgo. José González Cabeza
Promotor Procariota
Blgo. José González Cabeza
Promotor Procariota
Promotores en E. coli.
Resumen
Región -35 Espaciador Región -10 Espaciador Inicio del RNA
TTGACA N17 TTAACT N7 A
TTTACA N16 TATGAT N7 A
TTTACA N17 TATGTT N6 A
TTGATA N16 TATAAT N7 A
CTGACG N18 TACTGT N6 A
TTGACA TATAAT
trp
tRNATyr
lac
recA
araB, A, D
Blgo. José González Cabeza
Promotores de E. coli
Blgo. José González Cabeza
ESQUEMA DE LA EXPRESIÓN GÉNICA
EN PROCARIOTAS
Blgo. José González Cabeza
Diferencias entre Transcripción Procarionte y
Eucarionte
PROCARIONTE:
✓ RNAm policistrónico.
✓ Transcripción y Traducción están acoplados.
✓ Una única RNA Polimerasa
EUCARIONTE:
✓ RNAm monocistrónico.
✓ Transcripción y procesamiento están acoplados.
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Blgo. José González Cabeza
Regulación de la Expresión Génica
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Operón
➢ OPERÓN: Es la unidad genética constituida por genes adyacentes que funcionan
coordinadamente bajo el control de un operador, una única proteína represora y un solo
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➢ Unidad transcripcional que contiene:
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genes
“Policistronico”
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Regulación Transcripcional en Procariontes
OPERÓN: Genes para enzimas de una vía
metabólica agrupados en una
localización cromosómica.
OPERADOR: Secuencia regulatoria
adyacente, que determina si se transcibe
o no. Proteínas reguladoras que se
asocian al operador para controlar la
transcripción del operón.
“Policistronico”
Blgo. José González Cabeza
Clasificación de los Operones de Acuerdo a su
Regulación
Blgo. José González Cabeza
“Inducción” de un Operón
Inducción: Síntesis aumentada en respuesta a
un metabolito.
Inductores Gratuitos: Metabolitos que inducen
el sistema pero no pueden ser metabolizados
(IPTG).
“Sistema Cerrado”
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“Represión” de un Operón
REPRESIÓN: Síntesis
reducida en respuesta a un
metabolito.
Blgo. José González Cabeza
Metabolismo de la Lactosa (Operón lac)
➢ Los genes involucrados en el
metabolismo de la glucosa se
expresan de forma constitutiva en E.
coli.
➢ El metabolismo de los otros azucares
como fuentes energéticas está
regulado, es inducible.
➢ Lactosa = Disacárido (Glucosa +
Galactosa).
➢ La lactosa estimula el incremento de
1000 veces la expresión de 3
proteínas.
Blgo. José González Cabeza
Organización del Operón lac de E. coli
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El Operador
El represor es un tetrámero, el
cual se une a la región
operadora generando un loop
en el DNA (“escondiendo”)
impidiendo la unión de la RNA
Polimerasa.
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Operón lac: En un medio de cultivo SIN lactosa
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Operón lac: En un medio de cultivo CON lactosa
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Operón lac: Regulación Negativa, Inducible
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La regulación es estudiada mediante mutagénesis en
los distintos elementos del Operón
La mutación inducida, impide
que el ribosoma continue
unido al RNAm, por tanto se
reduce la síntesis del resto de
genes.
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Mutación
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Mutaciones en las Regiones Reguladoras
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Antecedentes Genéticos para el modelo del Operón
GENOTIPO
Con
lactosa
Sin
lactosa
I+
O+
Z+
"+" " - "
I-
Oc
Z+
" - " " - "
I-
Oc
Z+
" + " " + "
I+
Oc
Z+
" + " " + "
I-
O+
Z+
/ F´ I+
" + " " - "
I+
Oc
Z+
/ F´ O+
" + " " + "
I+
O+
Z+
/ F´ I-
" + " " - "
I+ O+
Z+
/ F´ Oc
" + " " - "
IS
O+
Z+
" - " " - "
IS
O+
Z+
/ F´ I+
" - " " - "
“C” Constitutivo
“S” Superrepresor, significa que la
alolactona no se puede unir al represor,
por tanto esta molecula seguirá
inhibiendo
“+” o “-” se refiere a la presencia o
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Control Positivo del Operón lac: Activación por
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El operon lac, también sufre una regulación
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TEMA 7 - REGULACION GENICA EN PROCARIONTAS - Dr. GONZALEZ CABEZA (1).pdf

  • 1. IBMB Blgo. Dr. José Guillermo González Cabeza gonzalezbiotec@hotmail.com INSTITUTO DE BIOLOGÍA MOLECULAR Y BIOTECNOLOGÍA TRUJILLO - PERU REGULACIÓN GÉNICA EN PROCARIONTES
  • 2. Blgo. José González Cabeza Introducción
  • 3. • Los dos estadios del proceso que lleva del genoma al transcriptoma. • Ensamblaje corriente arriba del gen, del complejo de proteínas (RNAP y Proteínas accesorias). • Cuando la RNAP abandona la región de iniciación y sintetiza el RNA. Blgo. José González Cabeza Expresión del Genoma
  • 4. SECUENCIAS REGULADORAS DEL DNA DURANTE LA TRANSCRIPCIÓN Blgo. José González Cabeza
  • 5. • Constan de 2 segmentos → c/u de 6 nt. Secuencia -35: 5´- TTGACA – 3´ Secuencia -10: 5´- TATAAT - 3´ • + 1 → se encuentra alrededor de 20 a 600 nucleótidos corriente arriba del comienzo de la región de codificación. RNAP BACTERIANAS SE UNEN EN SECUENCIAS PROMOTORAS Blgo. José González Cabeza Promotor Procariota
  • 6. Blgo. José González Cabeza Promotor Procariota
  • 7. Promotores en E. coli. Resumen Región -35 Espaciador Región -10 Espaciador Inicio del RNA TTGACA N17 TTAACT N7 A TTTACA N16 TATGAT N7 A TTTACA N17 TATGTT N6 A TTGATA N16 TATAAT N7 A CTGACG N18 TACTGT N6 A TTGACA TATAAT trp tRNATyr lac recA araB, A, D Blgo. José González Cabeza Promotores de E. coli
  • 8. Blgo. José González Cabeza ESQUEMA DE LA EXPRESIÓN GÉNICA EN PROCARIOTAS
  • 9. Blgo. José González Cabeza Diferencias entre Transcripción Procarionte y Eucarionte PROCARIONTE: ✓ RNAm policistrónico. ✓ Transcripción y Traducción están acoplados. ✓ Una única RNA Polimerasa EUCARIONTE: ✓ RNAm monocistrónico. ✓ Transcripción y procesamiento están acoplados. ✓ Tres RNA Polimerasas diferentes.
  • 10. Blgo. José González Cabeza Regulación de la Expresión Génica
  • 11. Blgo. José González Cabeza Operón ➢ OPERÓN: Es la unidad genética constituida por genes adyacentes que funcionan coordinadamente bajo el control de un operador, una única proteína represora y un solo promotor”. ➢ Unidad transcripcional que contiene: ✓ Genes Estructurales: Los cuales codifican proteínas que cumplen funciones relacionadas. ✓ Genes Regulatorios: Genes asociados a la expresión o funcionamiento de un o conjunto de genes “Policistronico”
  • 12. Blgo. José González Cabeza Regulación Transcripcional en Procariontes OPERÓN: Genes para enzimas de una vía metabólica agrupados en una localización cromosómica. OPERADOR: Secuencia regulatoria adyacente, que determina si se transcibe o no. Proteínas reguladoras que se asocian al operador para controlar la transcripción del operón. “Policistronico”
  • 13. Blgo. José González Cabeza Clasificación de los Operones de Acuerdo a su Regulación
  • 14. Blgo. José González Cabeza “Inducción” de un Operón Inducción: Síntesis aumentada en respuesta a un metabolito. Inductores Gratuitos: Metabolitos que inducen el sistema pero no pueden ser metabolizados (IPTG). “Sistema Cerrado” “Sistema Abierto”
  • 15. Blgo. José González Cabeza “Represión” de un Operón REPRESIÓN: Síntesis reducida en respuesta a un metabolito.
  • 16. Blgo. José González Cabeza Metabolismo de la Lactosa (Operón lac) ➢ Los genes involucrados en el metabolismo de la glucosa se expresan de forma constitutiva en E. coli. ➢ El metabolismo de los otros azucares como fuentes energéticas está regulado, es inducible. ➢ Lactosa = Disacárido (Glucosa + Galactosa). ➢ La lactosa estimula el incremento de 1000 veces la expresión de 3 proteínas.
  • 17. Blgo. José González Cabeza Organización del Operón lac de E. coli
  • 18. Blgo. José González Cabeza El Operador El represor es un tetrámero, el cual se une a la región operadora generando un loop en el DNA (“escondiendo”) impidiendo la unión de la RNA Polimerasa.
  • 19. Blgo. José González Cabeza Operón lac: En un medio de cultivo SIN lactosa
  • 20. Blgo. José González Cabeza Operón lac: En un medio de cultivo CON lactosa
  • 21. Blgo. José González Cabeza Operón lac: Regulación Negativa, Inducible
  • 22. Blgo. José González Cabeza La regulación es estudiada mediante mutagénesis en los distintos elementos del Operón La mutación inducida, impide que el ribosoma continue unido al RNAm, por tanto se reduce la síntesis del resto de genes.
  • 23. Blgo. José González Cabeza Mutación
  • 24. Blgo. José González Cabeza Mutaciones en las Regiones Reguladoras
  • 25. Blgo. José González Cabeza Antecedentes Genéticos para el modelo del Operón GENOTIPO Con lactosa Sin lactosa I+ O+ Z+ "+" " - " I- Oc Z+ " - " " - " I- Oc Z+ " + " " + " I+ Oc Z+ " + " " + " I- O+ Z+ / F´ I+ " + " " - " I+ Oc Z+ / F´ O+ " + " " + " I+ O+ Z+ / F´ I- " + " " - " I+ O+ Z+ / F´ Oc " + " " - " IS O+ Z+ " - " " - " IS O+ Z+ / F´ I+ " - " " - " “C” Constitutivo “S” Superrepresor, significa que la alolactona no se puede unir al represor, por tanto esta molecula seguirá inhibiendo “+” o “-” se refiere a la presencia o ausencia de actividad beta galactosidasa
  • 26. Blgo. José González Cabeza Control Positivo del Operón lac: Activación por Catabolito El operon lac, también sufre una regulación positiva por el CAP
  • 27. Blgo. José González Cabeza Control Positivo del Operón lac: Activación por Catabolito
  • 28. Blgo. José González Cabeza Estado funcional del Operón lac de E. coli wt en medio con baja concentración de glucosa
  • 29. Blgo. José González Cabeza Secuencia del Operón lac de E. coli
  • 30. Blgo. José González Cabeza Operón lac: Control Positivo, con represión - RESUMEN DE Cap-cAMP -
  • 31. Blgo. José González Cabeza Regulación General del Operón lac
  • 32. Blgo. José González Cabeza Operón triptófano (trp) de E. coli “RNA Policistrónico”
  • 33. Blgo. José González Cabeza Operon trp: Control negativo, con represión por producto
  • 34. Blgo. José González Cabeza Organización de la región líder/atenuador del operón trp. Acoplamiento transcripción-traducción en bacterias RNAm Atenuación de la Traducción Región Codificante (con codones para Trp) Tres Regiones: ✓ “Pausa” ✓ “Antiterminación” ✓ “Terminación” Se pueden adoptar diferentes conformaciones del RNA, dependiendo de las condiciones de la células.
  • 35. Blgo. José González Cabeza Modelo de Atenuación: Presencia de trp
  • 36. Blgo. José González Cabeza Modelo de Atenuación: Presencia de trp RNA DNA RIBOSOMA RNA POLIMERASA
  • 37. Blgo. José González Cabeza Modelo de Atenuación: Presencia de trp RNA DNA RIBOSOMA RNA POLIMERASA
  • 38. Blgo. José González Cabeza Modelo de Atenuación: Ausencia de trp
  • 39. Blgo. José González Cabeza Modelo de Atenuación: Presencia de trp
  • 40. Blgo. José González Cabeza Operón trp: Atenuación
  • 41. Blgo. José González Cabeza Operón trp: Antiterminación
  • 42. Blgo. José González Cabeza Operón trp: Atenuación
  • 43. Blgo. José González Cabeza La Atenuación es un Mecanismo Común
  • 44. Blgo. José González Cabeza Cuatro Modelos de Regulación en Procariontes
  • 45. Blgo. José González Cabeza … muchas gracias gonzalezc1@upao.edu.pe gonzalezbiotec@hotmail.com