6. LA REGULACION DE LA EXPRESION GENEICA

6. La regulacion de la expresión génica

Es necesario que haya mecanismo de regulación de la expresión génica, pues sin ellos, las células producirían continuamente grandes cantidades de proteínas. La regulación de la síntesis proteica puede hacerse en la replicación, en la transcripción o en la traducción.

6.1- La regulación en procariotas.

A pricipios de la década de 1960, Jacob y Monod  propusieron un modelo denominado operón para la regulación de la expresión génica en las bacterias.

Un operón es un conjunto de genes que codifican proteínas diferentes implicadas en procesos bioquímicos muy relacionados; por ejemplo, los enzimas que intervienen en una misma ruta metabólica. 

Todos estos genes se localizan unos cercas de otros en el cromosoma, con el fin de que la regulación de su expresión se realice de forma coordinada.

La regulacion de los genes puede ser inducible o represible. En los modelos inducibles, la expresión de los genes está bloqueada salvo que en el medio esté presente una molécula determinada, llamada inductor, que la activa. En los modelos represibles, los genes se expresan salvo que una proteína represora (el represor) inhiba la transcripción.

6.2 Elementos que componen el modelo del operón

Los elementos del modelo operón son:

• Los genes estructurales (Gen 1, Gen 2...): codifican la síntesis de la proteínas enzimáticas que participan en una determinado proceso bioquímico.

• El gen regulador (R): codifica la síntesis de una proteína represora (llamada represor) y es el agente que controla materialmente la expresión.

• El promotor (P): próximo a los genes estructurales, y es la zona donde se une el enzima ARN-polimerasa y decide el inicio de la transcripción.

• El operador (O): es una secuencia de ADN reconocida por el represor que bloquea al operador e impide el  avance de la ARN-polimerasa, con lo que la transcripción se interrumpe y se produce una represión génica.

• El inductor: sustrato o compuesto cuya presencia induce a la expresión de los genes. 

6.3- El operón lactosa

El ejemplo de la regulación génica mejor conocido es el del operón lactosa de la bacteriaEscherichia coli.

La lactosa es un disacárido que esta bacteria E.coli puede usar como fuente de energía y de carbono, después de degradarla en glucosa y galactosa.

El enzima que lleva a cabo dicha degradación es la B-galactosidasa. La regulación se lleva a cabo de la siguiente manera:

• Si en el medio no hay lactosa (sin inductor). El operón está regulado por un gen regulador que codifica una proteína represora con dos lugares de unión. Uno bloquea el operador y los genes no se transcriben.
•  Si en el medio hay lactosa (con inductor). La lactosa actúa como inductor y  se une al segundo lugar de unión  de la proteína represora, provocando un cambio en su conformación que no bloquea al operador, lo que permite las transcripción de los genes.

6.3- La regulación en eucariotas 

El principal punto de regulación es el inicio de la transcripción.

Casi ninguno de los genes eucarióticos se encuentra en grupos tipos operón. Sin mebargo, cada gen eucariótico tienen secuencias reguladoras especificas esenciales para la trascripción.

 Las diferencias entre la regulación en procariotas y en eucariotas son:

• La activación de la transcripción en eucariotas está asociada con múltiples cambios en la estructura de la cromatina de la región que se va a transcribir. De hecho, la activación se produce por la unión del ADN a determinados factores de transcripción.
• Aunque existan elementos tanto de regulación positiva como negativa, la que predomina es la positiva.
• En eucariotas, hay una separación física entra la transcripción, que se produce en el núcleo, y la traducción, que se lleva a cabo en el citoplasma.

La regulación de la expresión de los genes en los organismos eucariotas pluricelulares es que permitan a las células individuales realizar funciones específicas y, a grupos de células, organizarse en tejidos, órganos, aparatos o sistemas.