El Operon

1. El Operon

2. Operon En bacterias, los genes que codifican a las enzimas de una ruta metabólica normalmente se encuentran agrupados en el cromosoma formando un complejo funcional llamado operon. Capaz de ejercer una regulación de su propia expresión por medio de los sustratos con los que interaccionan las proteínas codificadas por sus genes. Primer operon el de lactosa, descrito en 1961 por Francois Jacob y Jacques Monod del Instituto Pasteur en Paris. Francois Jacob Jacques Monod

3. Partes de un operon Un típico operon de bacterias esta compuesto por: • Genes estructurales: codifican para la síntesis de proteínas generalmente enzimas, estos genes se encuentran adyacentes unos a otros y la RNA polimerasa se mueve de un gen al siguiente, transcribiendo todos los genes en un solo mRNA. Este después es traducido en varias enzimas individuales de las rutas metabólicas. Consecuentemente, activado un solo gen este activara todos los genes productores de enzimas del operon. • Promotor: lugar donde la RNA polimerasa se une al DNA para comenzar la transcripción. • Operador: reside adyacente o sobre el promotor sirve de sitio de unión para la proteína reguladora. Este es el caso de un gen regulador proteico. • Gen regulador: codifica a la proteína reguladora.

5. Clasificación Si el represor esta disponible para unirse al operador, los genes se apagan. Si el represor es inactivado, por lo tanto incapaz de unirse al operador, los genes son expresados. • Operon inducible. • Operon represible o reprimible.

6. OPERONES INDUCIBLES El Operón lactosa, que abreviadamente se denomina Operón lac, es un sistema inducible. La proteína reguladora, producto del gen regulador, es un represor que impide la expresión de los genes estructurales en ausencia del inductor. El inductor en este caso es la lactosa.

8. Cuando no hay lactosa en el medio, la proteína represora se encuentra unida al operador impidiendo la transcripción de los genes para las enzimas que metabolizan la lactosa.

9. Operón lactosa en ausencia de lactosa

10. Cuando hay lactosa en el medio, ésta  funciona como inductor, se une al represor  cambiando su forma lo que evita que se pueda unir al operador, de este modo la polimerasa puede transcribir los genes correspondientes. Este operón lac sólo se activa cuando hay lactosa en el medio.

14. Video operon Lac

15. Operones reprimibles

16. Cuando un producto del metabolismo, el triptofano por ejemplo, está en cantidades suficientes la bacteria puede dejar de fabricar las enzimas que lo sintetizan. En este sistema, el producto funciona como correpresor uniéndose al represor y de este modo detiene la síntesis proteica.

17. Que es el triptófano? Es un aminoácido esencial para el ser humano. Uno de los 20 aminoácidos del código genético (codón UGG) Clasificación: Pertenece a los aa del grupo R no polares también llamados hidrofóbicos. Su fórmula molecular es C11H12N2O2 Regulador de la serotonina.

18. 1953 Monod y sus colaboradores observaron que E. coli podía producir los enzimas necesarias para la biosíntesis de aminoácidos así como de otras macromoléculas. En estudios posteriores se observó que para realizar la síntesis de triptófano intervienen una serie de enzimas que están codificadas por 5 genes. Operón Triptófano.

19. Operón Triptófano • Genes estructurales: existen cinco genes estructurales en el siguiente orden trpE – trpD – trpC – trpB - trpA. • Elementos de control: promotor (P) y operador (O). El promotor y el operador están al lado de los genes estructurales y en el siguiente orden: P - O – trpE - trpD - trpC - trpB - trpA. • Gen regulador (trpR): codifica para la proteína reguladora. Este gen se encuentra en otra región del cromosoma bacteriano aunque no muy lejos del operón. • Correpresor: triptófano. • Ruta metabólica: las enzimas codificadas por estos cinco genes estructurales actúan en la ruta metabólica de síntesis del triptófano en el mismo orden en el que se encuentran los genes en el cromosoma.

20. Operón Triptófano • Presencia de Triptófano • 5 genes están reprimidos de forma coordinada. • En consecuencia no se produce ninguna de estas enzimas.

22. Operón triptófano: en presencia de triptófano

23. Operón triptófano: en ausencia de triptófano

25. Video operon Trp

26. Control negativo Se dice que un sistema está bajo control negativo cuando el producto del gen regulador reprime o impide la expresión de los genes, actúa como un represor. Intervienen dos proteínas reguladoras el activador : CAP (Catabolite Activador Proteín) y el otro es un represor llamado represor Lac, son proteínas de unión al DNA específicas.

27. CAP media el efecto de la glucosa, este puede unirse al DNA y activar los genes Lac solo si falta la glucosa. El represor Lac media la señal de la lactosa, puede unirse al DNA y reprimir la transcripción solo si no hay lactosa, cuando está este disacárido, el represor es inactivo y los genes se expresan. El efecto combinado de estos dos reguladores asegura que los genes se expresen en un grado importante solo cuando hay lactosa y falta glucosa.

28. Control positivo Se dice que un sistema está bajo control positivo cuando el producto del gen regulador activa la expresión de los genes, actúa como un activador.

29. En ausencia de glucosa y en condiciones de inducción, CAP ejerce un control positivo uniendo al sitio de unión y facilita que la RNA polimerasa se una al promotor y de lugar la transcripción. La unión de CAP depende de AMPc (Adenosin monofosfato ciclico), CAP debe estar unido a cAMP y dependen de la enzima adenilciclasa que cataliza la conversión de ATP a cAMP.

31. REGULADORES DE TRANSCRIPCIÓN Ribointerruptores.... !!y más!! Daniela L. Acosta - Paola Ortega - Diego L. Delgado - J. Sebastián Gómez

32. Lac-Operón - Intro

37. Lac Operón

38. Transcripción ocurre; represor inhibido

39. Transcripción del lac ZYA Control por el lac I; su producto es el represor

40. ¡¡Represión!! …negativaA Unión del represor al Operador (Olac) previene que la ARN polimerasa inicie transcripción La transcripción continúa… pero a niveles muy bajos (Nivel basal)

41. Llega la lactosa…o sea el inductor Transcripción de ARNm a alto nivel; nivel de inducción Represor: tiene dos sitios de reconocimiento; el inductor afecta la conformación de la proteína y afecta el sitio… control alostérico

42. Reconocimiento del represor al ADN Unión al lac Operador Reconocimiento de secuencias palindrómicas

43. CAP: regulador positivo • Represor regulador negativo de transcripción • CAP  regulador positivo de transcrpción (homodímero) • El CAP atrae a la ARN polimerasa. Entonces, si no hay CAP no hay expresión de Operón.

44. Se pega al ADN en un sitio detrás del • promotor (sitio CAP), compuesto de • 16 pares de bases. • ¡PERO!… El CAP sólo se va pegar en la presencia • de cAMP (Adenosín Monofostato). ¡Se enciende el operón!