Mecanismo de represión e inducción

¿como pueden los inductores y correpresores afectar a la transcripción de un modo tan especifico? Lo hacen de manera indirecta uniéndose a proteínas especificas de unión al ADN.

Enzima reprimible: El correpresor (arginina) se une auna proteína represora especifica una proteína represora especifica

y alostérica (represor de arginina), se activa, se une al operador, la

transcripción se bloquea ya que la RNA pol no puede unirse ni trabajar y

no se sintetiza la enzima.

Operón: agrupación de genes en disposición lineal y consecutiva cuya expresión esta bajo control de un solo operador

Expresión génica:

-Las proteínas (enzimas) realizan miles de reacciones bioquímicas necesarias para el crecimiento celular.

-Las células necesitan regular o controlar los tipos y cantidades de macromoléculas que generan para organizar eficientemente sus reacciones y hacer el mejor uso de sus recursos , respondiendo a los cambios de su entorno.

Expresión constitutiva: las proteínas y moléculas de ARN son necesarias en igual cantidad en cualquier condición de crecimiento.

Expresión no constitutiva: una determinada macromolécula sea necesaria en ciertas condiciones pero no en otrasEjm. Si lactosa esta en el medio son necesarias las enzimas catabólicas.

La regulación es un proceso fundamental en las

bacterias y un mecanismo de conservación de la

energía y los recursos.

Se codifican mas proteínas de las que expresan

Principales tipos de regulación

La expresión de un gen que codifica una enzima esta regulada mediante el control de su actividad o controlando la cantidad d e enzima producida

Regulación de la actividad de enzimas preexistentes: si un metabolito esta presente no se sintetiza

Inhibición por retroalimentación: el producto final de una vía el producto final de una vía biosintética inhibe la primera enzima de la vía. -Es reversible.-Biosíntesis de aminoácidos y ácidos nucleídos

¿Como puede el producto final de una vía inhibir la actividad de una enzima cuyo sustrato no guarda relación con él?

Es posible porque la enzima inhibida es alostérica

Isoenzimas: enzimas diferentes que catalizan la mis ma reacción, pero que están sujetas a diferentes controles de re gulación. Actúan

en vías biosintética reguladas por retroalimentació n.

-La enzima DAHP sintasa en la biosíntesis de aa. aromáticos.

-Su actividad disminuye en forma escalonada y cae a cero cuando los tres productos están en exceso

Regulación enzimática por modificación covalente: por unión o eliminación de una pequeña molécula de la proteína

-Si en la célula aumenta el nivel de glutamina, se adenilagradualmente y se va inactivando

-Cuando la glutamina sintetasa-Cuando la glutamina sintetasaesta completamentamenteadenilada(con 12 grupos AMP) es inactiva.

La cantidad de enzima producida se puede controlar a nivel transcripcional, a nivel traduccional o por degradac ión.

Proteínas de reguladoras de la transcripción que se unen a

sitios específicos del ADN (PE):homodiméricas: se unen al

zurco mayor del ADN, con una secuencia de bases especifica,

repeticiones invertidasrepeticiones invertidas

Inespecíficas: histonas

Átomos del zurco mayor que interaccionan con PE (rojo )

Estructura de las proteínas de unión al ADN

Dominio motivo hélice-giro-hélice (hélice α)

Estructura de las proteínas de unión al ADNDedo de zinc

Dedo de zinc

Cremallera de leucina

Control negativo de la transcripción: represión e inducción: detiene o bloquea

Represión enzimática: las enzimas que catalizan la síntesis de un producto especifico no son sintetizadas si el producto esta presente en cantidad suficiente en el medio. Ejm: Si hay arginina en el medio se reprime su síntesis.

-Represión especifica,-Represión especifica,-Solo una pequeña cantidad del total de proteínas -El producto final reprime las enzimas de esa ruta biosintética.- Bacterias regulan la síntesis de aminoácidos y bases nucleotídicas-No derrocha energía ni nutrientes-Afecta a las enzimas biosintéticas(anabólicas)

Inducción enzimática: la enzima es sintetizada solo cuando el sustrato esta presente. Afecta a las enzimas degradativas(catabólicas)

-E. coli utiliza lactosa como fuente de carbono y energía.

Lac β gal glu + galac

-Si el medio no contiene lactosa la β gal no se sintetiza.

-La β gal solo se sintetiza si hay lactosa en el medio

Inductor: sustancia que induce la síntesis enzimática Correpresor: sustancia que reprime la síntesis enzimática

Efectores: nombre genérico (moléculas pequeñas)

No todos los inductores y correpresores son sustratos o productos finales.

Análogos estructurales:

que pueden inducir o reprimir una enzima a pesar de no ser su sustrato.

-Ejemplos: isopropiltiogalactosido (IPTG) es inductor de la β-gal, pero no es hidrolizado por ella.

-muchos son metabolitos normales de las células

-Alolactosa sintetizado a partir de lactosa

Mecanismo de represión

¿como pueden los inductores y correpresores afectar a la transcripción de un modo tan especifico? Lo hacen de manera indirecta uniéndose a proteínas especificas de unión al ADN.

Enzima reprimible: El correpresor (arginina) se une auna proteína represora especifica una proteína represora especifica

y alostérica (represor de arginina), se activa, se une al operador, la

transcripción se bloquea ya que la RNA pol no puede unirse ni trabajar y

no se sintetiza la enzima.

Operón: agrupación de genes en disposición lineal y consecutiva cuya expresión esta bajo control de un solo operador

Mecanismo de inducción

Puede estar controlada por un represor:

la proteína represora esta activa en ausencia del inductor, se une al

operador y bloquea la transcripción. operador y bloquea la transcripción. Cuando esta el inductor , se une a

la proteina represora, la inactiva, no se une al operador y la transcripción tiene lugar

Control positivo de la transcripción:

La proteína reguladora (proteína activadora) activa la transcripción. Las enzimas del

catabolismo de maltosa solo son sintetizadas tras la adición

de maltosa al medio.La proteína activadora de La proteína activadora de

maltosa no puede unirse al ADN (secuencias especificas) a menos que primero se una a la maltosa (inductor o efector) y

empieza la transcripción. La proteína activadora se une al centro de unión del activador (CUA) y sus genes se llaman

operónCatabolismo de maltosa en E. coli

Unión de las proteínas activadoras

Los promotores de los operones regulados positivamente poseen secuencias nucleotídicas que se unen débilmente a la RNA pol. aun con el factor sigma

adecuado. La función de la proteína activadora (PA) es que la RNA pol reconozca el promotor y active la transcripción.

La PA puede plegar el DNA lo que permite la correcta unión de la RNA pol.

Unión de las proteínas activadoras

La PA interacciona con la RNA pol, cuando el CUA esta cerca del promotor o

cuando esta a cientos de bases de distancia , en este caso es necesaria la formación de un bucle en el DNA para establecer los contactos adecuados. establecer los contactos adecuados.

Muchos operones tienen un promotor con múltiples tip os de control y otros tienen mas de un promotor: control múltiple en proc ariotas. Cuando existen mas de un operon bajo el control de una sola proteín a reguladora: Regulón de maltosa (+) o regulon de arginina (-).

Sistemas reguladores de dos componentes (SRDC)

Los procariotas regulan su metabolismo celular en respuesta a fluctuaciones

ambientales (T, pH, O2, nutrientes) La señal externa es detectada por un

sensor que la transmite al resto de la maquinaria reguladora: transducción de la señal que tienen dos partes (SRDC) la señal que tienen dos partes (SRDC)

e incluyen dos proteínas diferentes:

-una proteína quinasa sensora especifica de la membrana citoplasmática

-proteína reguladora de respuesta (citoplasma)

Percepción del quorum: responden a la presencia de otras células de la misma

especie o a la densidad celular de su entorno

-Ejm: una bacteria patógena que produce una toxina -Gram negativas positivas

-Autoinductor : molécula señal -Autoinductor : molécula señal especifica que difunde

libremente y alcanza una alta concentración en el interior de la célula solo si hay muchas células cerca. Se une a un

proteína activadora especifica yactiva la transcripción de

genes específicos

Percepción del quorum

Sistemas reguladores de dos componentes (SRDC) E. colitiene 50 SRDC

E. coli tiene 50 SRDCAlgunos tienen múltiples elementos de regulación

Regulación de la quimiotaxis

Los procariotas utilizan un sistema modificado de dos componentes para percibir los cambios temporales en los atrayentes o repelentes, y procesan esta información para regular la rotación flaglelar.

Se regulan los flagelos preexistentes y no la transcripción de los genes que codifican los flagelos

Primera etapa: proteínas sensores de la membrana plasmática transmembranosas, proteínas quimio tácticas aceptoras de metilo transmembranosas, proteínas quimio tácticas aceptoras de metilo

(MCP), captan la señal, interaccionan con quinasas sensoras del citoplasma.

Recordemos que si el flagelo rota en sentido contrario a las agujas del reloj, la célula seguirá desplazándose de lo contrario tambaleará

Cada MPC puede percibir una serie de compuestos. Ejm: En E. coli la MCP Tar percibe los atrayentes aspartato y maltosa y los repelentes Ni y Co, a los

que se unen directamente o por medio de interacciones con proteínas de unión periplasmáticas

Regulación de la quimiotaxis

- Segunda etapa: cuando las MPC se unen a una sustancia, cambia su conformación y con la ayuda de CheW afecta la autofosforilacion de CheA(quinasa sensora) para formar CheA-P. Los atrayentes disminuyen la velocidad de autofosforilacion. Luego pasa el P a CheY= CheY-P que es el regulador de la respuesta e interacciona con el motor flagelar para que se mueva. -Che-Y sin fosforilar no se une al motor flagelar , rotación antohoraria y célula se desplaza hacia los atrayentes. Che-Z desfosforila a Che-Y . Che Y-P provoca tamboleo en el caso de presencia de repelentes.

Regulación de la quimiotaxis

Tercera etapa: adaptación o respuesta a cambios en cortos periodos de tiempooretroalimentación para devolver el sistema a su estado inicial. La CheR añade grupos metilo

a las MPC. CheB es un regulador de respuesta y demetilasa. La fosforilacion de CheBaumenta la velocidad de su actividad.

Cantidad de atrayente alta, el nivel de fosforilación de CheA y de Chey y CheB, se mantiene bajo, la célula nada suavemente. El nivel de metilación de MPC es elevado ya que CheB-P no esta presente para demetilarlas. Sin embargo las MPC dejan de responder al atrayente cuando están completamente metiladas. Por lo tanto, incluso si la cantidad de atrayente se mantiene alta, el nivel de CheA-P y CheB-P aumenta y la célula empieza a dar tumbos. No

obtante, ahora las MPC pueden ser demetiladas por CheB-P, los receptores son reactivados y pueden responder de nuevo a aumentos o disminuciones del atrayente.

Se da en fototaxis y aerotaxis