6. LA REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GÉNICA

Es necesaria la existencia de algunos mecanismos que regulen y controlen la producción de proteínas, pues sin ellos esta función se haría sin ningún tipo de control, provocando excesivas cantidades.

Esta regulación puede llevarse a cabo en la replicación, en la transcripción o la traducción, pero el más conocido es el de la transcripción.

Véamos este proceso en las células procariotas y eucariotas:

6.1. La regulación en procariotas

1960 - Jacob y Monod : modelo operón (regulación de la expresión génica en bacterias)

Operón: 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 encuentran localizados próximos entre ellos en el cromosoma, con el fin de asegurar la coordinación de este proceso, que puede ser de dos formas:

-Modelo inducible: la expresión de los genes está bloqueada salvo que en el medio esté presente una molécula llamada inductor, que la activa.

-Modelo represible: los genes se expresan salvo que una proteína represora (el represor) inhiba la transcripción.

Elementos que componen el modelo del operón:

-Los genes estructurales (Gen 1, Gen 2...). Codifican la síntesis de las proteínas enzimáticas (E1, E2...), que participan en un determinado proceso bioquímico.

-El gen regulador (R). Codifica la síntesis del represor y es el agente que controla materiaalmente la expresión.

-El promotor (P). Está 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 (los genes no se expresan).

-El inductor. Sustrato o compuesto cuya presencia induce a la expresión de los genes.

El operón lactosa

El ejemplo de regulación de la expresión génica mejor conocido es el del operón lactosa de la bacteria Escherichia coli.

La lactosa es un disacárido que E.coli puede uscar como fuente de energía y de carbono, después de desgradarla en glucosa y galactosa. El enzima que lleva a cabo la degradación es la beta-galactosidasa. La regulación tiene lugar de la manera siguiente:
-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 la transcripción de los genes.

6.2. La regulación en eucariotas

Tanto en la eucariotas como en las procariota, el principal pnto de regulación es el incio de la transcripción.

Casi ninguno de los genes eucarióticos se encuentra en grupos tipos operón. Sin embargo, cada gen eucariótico tiene secuencias reguladoras específicas esenciales para la transcripción.

No obstante, las diferencias principales entre la regulación en los ecuariotas con respecto a la regulación en las procariotas son:

-La activación de la transcripción en eucariotas está asociada con múltiples cambios en la estructura de la cromtaina 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, predomina la regulación positiva.

-En eucariotas, hay una separación física entre la transcripción, que se produce en el núcleo, y la traducción, que se lleva a cabo en el citoplasma.

Otra consecuencia de la regulación de las 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.