TEMA 6 (10 horas) REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GENÉTICA

Presentación del tema: "TEMA 6 (10 horas) REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GENÉTICA"— Transcripción de la presentación:

1 TEMA 6 (10 horas) REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GENÉTICA Características generales de la regulación genética en procariotas y eucariotas. Niveles de la regulación. Regulación de la expresión genética en procariotas. 1. El modelo del operón de Jacob y Monod. Elementos integrantes del operón: genes estructurales, operador, promotor, genes reguladores, moléculas reguladoras. 2. Inducción y represión. Regulación positiva y regulación negativa. El operón lactosa. Regulación de la expresión genética en eucariotas. 1. Niveles de regulación. 2. Regulación a nivel transcripcional. RNA polimerasa I, II y III. Factores de transcripción. Promotores. Potenciadores. 3. Regulación por modificaciones post transcripcionales. 4. Regulación a nivel traduccional.

2 Genética teoría Tema 6 Regulación Genética Los sistemas procariotas y eucariotas La transcripción Control de la expresión genética en procariotas El operón lactosa Sistemas de control positivo y negativo El operón triptófano

3 Toma de agua contaminada
Ambiente ácido del estómago Paso de sobrevivientes al intestino delgado Penetración de la mucosa intestinal: proteasas y flagelina Adherencia al epitelio intestinal: proteínas de virulencia, toxina Diarrea producto de la fuga de Cl-, deshidratación y muerte Vibrio cholerae Bacterias en el agua contaminada Organismos unicelulares Contacto directo con el ambiente externo Capacidad de respuesta a cambios en el ambiente con cambios en la expresión genética Los procariotas regulan la expresión genética mediante: La activación, el incremento, la disminución y la prevención de la transcripción Regulación negativa: bloquea Regulación positiva: activa

4 ADN ARN PROTEINAS Expresión genética TRADUCCION TRANSCRIPCIÓN
Organización del genoma refleja los mecanismos de control en ambos sistemas procariotas y eucariotas Empaquetamiento del ADN Organización de los genes: monocistrónicos vs policistrónicos presencia de intrones y exones Compartamentalización : núcleo y citoplasma Tipos de ARN polimerasas: Tres en eucariotas

5 La transcripción: pasos en el proceso
Cada paso puede ser un punto de control Procariotas Iniciación Promotor Elongación ADN desenrrollado Promotor Terminación Dependiente de Rho Independiente de Rho Asa señala liberación del ARNm ARNm desprendido de la polimerasa o

6 Traducción se inicia antes que la transcripción termine
Procariotas Traducción se inicia antes que la transcripción termine Transcripción Traducción inmediata Existen señales diferentes de inicio y terminación para cada proceso El nivel más importante de control es la iniciación de la transcripción Interacción directa de proteínas y ADN: Reconocimiento del promotor por la ARN polimerasa Proteína naciente

7 Sistema modelo en Escherichia coli: la utilización de la lactosa
Unión de proteínas regulatorias a regiones específicas del ADN controla la transcripción: Interior de la célula Permeasa Periplasma Membrana interna Lactosa β-Galactosidada Glucosa Galactosa Inductor Inductores Alolactosa Inhibición de la actividad de la ARN polimerasa: regulación negativa Permeasa β - galactosidasa 1000 X Inducción Incremento de la actividad de la ARN polimerasa: regulación positiva

8 Sistema modelo en Escherichia coli: la utilización de la lactosa
Ventajas Cultivos de gran número de células mutantes Lac– genes no esenciales Mapeo del mutante por conjugación Hfr y complementación Capacidad de medir niveles de expresión de las enzimas Sustratos químicos o-nitrofenil galactosido ONPG y X-gal lacZ lacY lacA Pruebas de complementación y mapeo determinaron: Tres genes agrupados lacZ : β-galactosidasa lacY : Permeasa lacA :Transacetilasa lacI : Represor Mutaciones en lacI eran constitutivas

9 Las mutaciones lacI - eran constitutivas
Un cuarto gen lacI : Represor Las mutaciones lacI - eran constitutivas La β-galactosidasa y la permeasa siempre presentes ¿Había un regulador negativo que impedía la expresión en la ausencia del inductor? Hfr lacI+ lacZ+ F- lacI- lacZ- X Cantidades relativas de síntesis de β –galactosidasa en la receptora F – mutante lacI – lacZ – Tiempo (horas) Al añadir el inductor, lactosa continua la síntesis de β-galactosidasa Medio sin lactosa Arthur Pardee Jacob Jacques Monod Sin inductor al expresarse lac I+ se produce el represor y cesa la síntesis de β-galactosidasa Genes lacI+ lacZ+ entran en F- por conjugación β-galactosidasa inmediatamente de la transferencia El gen lacZ+ se expresa Sínteisis de El experimento PaJaMo

10 Propusieron al represor como elemento regulador
Represor normal Mutaciones en lacI Represor mutante lacI – No inducible es constitutiva Represor mutante Represor normal No puede unirse al operador La enzima es constitutiva Se une al operador Las enzimas no se sintetizan Represor normal Represor mutante superrepresor lacI S No inducible Super reprimida lacI + Inductor puede unirse al represor lacI S mutante El complejo represor/inductor no se une al operador: TRANSCRIPCION El inductor no se une al represor y el represor se une al operador aun en presencia del inductor: NO HAY TRANSCRIPCION

11 Análisis estructural del represor
N- terminal Dominio de unión al ADN Mutaciones lacI - Dominio de unión al inductor Mutaciones lacI S El represor es una proteína alostérica: cambia su confirmación de manera reversible al interactuar con otras moléculas C- terminal

12 Propusieron otro elemento regulador en el ADN: el operador
Otras mutaciones constitutivas que mapean en lacO: lacOC Operador mutante OC Cambio en la secuencia de nucleótidos El represor no reconoce ni se une al operador, Las enzimas del operon lac se sintetizan constitutivamente Mutaciones en el operador: son constitutivas ¿Cómo distinguir las mutaciones constitutivas en el represor y en el operador?

13 Elementos regulatorios CIS y Trans: ADN y proteínas
Uso de merozigotos F’ para definir interacción alélica: dominancia/recesividad El producto lacI + difunde y es dominante sobre lacI – El represor difunde, actúa en trans Bacteria lacI - O + lacZ + F´ lacI + O + lacZ - ¿Sistema inducible? SI

14 Elementos regulatorios CIS y Trans: ADN y proteínas
Uso de merozigotos F’ para definir interacción alélica: dominancia/recesividad El producto lacI S difunde y es dominante sobre lacI + El represor difunde, actúa en trans Bacteria lacI + O + lacZ + F´ lacI S O + lacZ - ¿Sistema inducible? No, está super reprimido

15 Elementos regulatorios CIS y Trans: ADN y proteínas
Bacteria lacI + O C lacZ + F´ lacI + O + lacZ - ¿Sistema inducible? NO El producto lacI + difunde y es dominante pero no puede actuar en el operador mutante el operador actúa CIS sobre lacZ + En general los productos génicos (proteínas) difundibles que se unen a un blanco de ADN, actúan en trans y el alelo dominante cubre toda la función Los genes de acción cis solo afectan a los genes contíguos, generalmente se altera el sitio de unión en el ADN y no una proteína

16 La teoría del operón Unidad de organización genética que permite la regulación simultánea de genes estructurales generalmente relacionados en respuesta a cambios ambientales Los actores Genes estructurales Gen represor Promotor Operador Inducción Represor + inductor No se une al operador y se expresan Z, Y y A La ARN polimerasa inicia la transcrición porque el promotor está accesible Represión No hay lactosa en la célula El represor está unido al operador Los genes Z, Y y A no se expresan