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Represor

El operón lac : 1 : ARN polimerasa, 2 : represor lac , 3 : promotor, 4 : operador, 5 : lactosa, 6 : lacZ, 7 : lacY, 8 : lacA. Arriba : el gen está esencialmente desactivado. No hay lactosa para inhibir al represor, por lo que el represor se une al operador, lo que obstruye la unión de la ARN polimerasa al promotor y produce lactasa. Abajo : el gen está activado. La lactosa inhibe al represor, lo que permite que la ARN polimerasa se una al promotor y exprese los genes, que sintetizan lactasa. Finalmente, la lactasa digerirá toda la lactosa, hasta que no haya nada para unirse al represor. El represor se unirá entonces al operador, deteniendo la fabricación de lactasa.

En genética molecular , un represor es una proteína de unión al ADN o al ARN que inhibe la expresión de uno o más genes al unirse al operador o a los silenciadores asociados . Un represor de unión al ADN bloquea la unión de la ARN polimerasa al promotor , impidiendo así la transcripción de los genes en ARN mensajero . Un represor de unión al ARN se une al ARNm y evita la traducción del ARNm en proteína. Este bloqueo o reducción de la expresión se denomina represión.

Función

Si hay un inductor , una molécula que inicia la expresión génica, puede interactuar con la proteína represora y separarla del operador. La ARN polimerasa puede entonces transcribir el mensaje (expresar el gen). Un correpresor es una molécula que puede unirse al represor y hacer que este se una al operador de forma estrecha, lo que disminuye la transcripción.

Un represor que se une a un correpresor se denomina aporrepresor o represor inactivo . Un tipo de aporrepresor es el represor trp , una proteína metabólica importante en las bacterias. El mecanismo de represión anterior es un tipo de mecanismo de retroalimentación porque solo permite que se produzca la transcripción si se da una determinada condición: la presencia de inductores específicos . Por el contrario, un represor activo se une directamente a un operador para reprimir la expresión génica.

Si bien los represores se encuentran con mayor frecuencia en los procariotas, son raros en los eucariotas. Además, la mayoría de los represores eucariotas conocidos se encuentran en organismos simples (por ejemplo, levaduras) y actúan interactuando directamente con los activadores. [1] Esto contrasta con los represores procariotas que también pueden alterar la estructura del ADN o el ARN.

Dentro del genoma eucariota hay regiones de ADN conocidas como silenciadores . Se trata de secuencias de ADN que se unen a represores para reprimir parcial o totalmente un gen. Los silenciadores pueden estar ubicados varias bases aguas arriba o aguas abajo del promotor real del gen. Los represores también pueden tener dos sitios de unión: uno para la región silenciadora y otro para el promotor . Esto provoca la formación de bucles cromosómicos, lo que permite que la región promotora y la región silenciadora se acerquen entre sí.

Ejemplos de represores

lacarepresor de operón

El operón lacZYA contiene genes que codifican proteínas necesarias para la descomposición de la lactosa. [2] El gen lacI codifica una proteína llamada "el represor" o "el represor lac", que funciona como represor del operón lac. [2] El gen lacI está situado inmediatamente aguas arriba de lacZYA, pero se transcribe a partir de un promotor lacI . [2] El gen lacI sintetiza la proteína represora LacI. La proteína represora LacI reprime lacZYA uniéndose a la secuencia operadora lacO . [2]

El represor lac se expresa de forma constitutiva y suele estar unido a la región operadora del promotor , lo que interfiere en la capacidad de la ARN polimerasa (ARNP) de iniciar la transcripción del operón lac . [2] En presencia del inductor alolactosa , el represor cambia de conformación, reduce su fuerza de unión al ADN y se disocia de la secuencia operadora del ADN en la región promotora del operón lac. La ARNNP puede entonces unirse al promotor y comenzar la transcripción del gen lacZYA . [2]

Conocírepresor de operón

Un ejemplo de una proteína represora es el represor de metionina MetJ. MetJ interactúa con las bases de ADN a través de un motivo de cinta-hélice-hélice (RHH). [3] MetJ es un homodímero que consta de dos monómeros , cada uno de los cuales proporciona una cinta beta y una hélice alfa . Juntas, las cintas beta de cada monómero se unen para formar una lámina beta antiparalela que se une al operador de ADN ("caja Met") en su surco mayor. Una vez unido, el dímero de MetJ interactúa con otro dímero de MetJ unido a la cadena complementaria del operador a través de sus hélices alfa. AdoMet se une a un bolsillo en MetJ que no se superpone al sitio de unión del ADN.

La caja Met tiene la secuencia de ADN AGACGTCT, un palíndromo (muestra simetría diádica ) que permite que se reconozca la misma secuencia en cualquiera de las dos hebras del ADN. La unión entre C y G en el medio de la caja Met contiene un paso de pirimidina-purina que se superenrolla positivamente formando un pliegue en la cadena principal de fosfodiéster . Así es como la proteína busca el sitio de reconocimiento, ya que permite que el dúplex de ADN siga la forma de la proteína. En otras palabras, el reconocimiento se produce a través de la lectura indirecta de los parámetros estructurales del ADN, en lugar de a través del reconocimiento de una secuencia de bases específica.

Cada dímero de MetJ contiene dos sitios de unión para el cofactor S-adenosil metionina (SAM), que es un producto de la biosíntesis de la metionina. Cuando SAM está presente, se une a la proteína MetJ, lo que aumenta su afinidad por su sitio operador cognado, lo que detiene la transcripción de genes involucrados en la síntesis de metionina. Cuando la concentración de SAM disminuye, el represor se disocia del sitio operador, lo que permite que se produzca más metionina.

Represor del operón L-arabinosa

El operón L-arabinosa contiene genes que codifican enzimas que digieren la arabinosa. Estas enzimas funcionan para descomponer la arabinosa como una fuente alternativa de energía cuando la glucosa es baja o está ausente. [4] El operón consta de un gen represor regulador (araC), tres sitios de control (ara02, ara01, araI1 y araI2), dos promotores (Parac/ParaBAD) y tres genes estructurales (araBAD). Una vez producido, araC actúa como represor al unirse a la región araI para formar un bucle que evita que las polimerasas se unan al promotor y transcriban los genes estructurales en proteínas.

En ausencia de arabinosa y araC (represor), la formación de bucles no se inicia y la expresión de genes estructurales será menor. En ausencia de arabinosa pero en presencia de araC, las regiones araC forman dímeros y se unen para acercar los dominios ara02 y araI1 mediante la formación de bucles. [5] En presencia de arabinosa y araC, araC se une a la arabinosa y actúa como activador. Este cambio conformacional en araC ya no puede formar un bucle y el segmento génico lineal promueve el reclutamiento de la ARN polimerasa a la región estructural araBAD. [4]

Estructura del operón L-arabinosa de E. coli. El trabajo fue subido por Yiktingg1 a wikimedia commons. https://commons.wikimedia.org/wiki/Aporepressor/File:L-arabinose_structure.png#filehistory

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Locus C de flujo (represor epigenético)

El operón FLC es un locus eucariota conservado que está asociado negativamente con la floración a través de la represión de genes necesarios para el desarrollo del meristemo para cambiar a un estado floral en la especie vegetal Arabidopsis thaliana . Se ha demostrado que la expresión de FLC está regulada por la presencia de FRIGIDA y se correlaciona negativamente con disminuciones de temperatura que resultan en la prevención de la vernalización . [6] El grado en que la expresión disminuye depende de la temperatura y el tiempo de exposición a medida que avanzan las estaciones. Después de la regulación negativa de la expresión de FLC, se habilita el potencial para la floración. La regulación de la expresión de FLC involucra factores genéticos y epigenéticos como la metilación de histonas y la metilación del ADN . [7] Además, varios genes son cofactores que actúan como factores de transcripción negativos para los genes FLC. [8] Los genes FLC también tienen una gran cantidad de homólogos en todas las especies que permiten adaptaciones específicas en una variedad de climas. [9]

Véase también

Referencias

  1. ^ Clark, David P.; Pazdernik, Nanette J.; McGehee, Michelle R. (1 de enero de 2019), Clark, David P.; Pazdernik, Nanette J.; McGehee, Michelle R. (eds.), "Capítulo 17 - Regulación de la transcripción en eucariotas", Biología molecular (tercera edición) , Academic Cell, págs. 560–580, ISBN 978-0-12-813288-3, consultado el 2 de diciembre de 2020
  2. ^ abcdef Slonczewski, Joan y John Watkins. Foster. Microbiología: una ciencia en evolución. Nueva York: WW Norton &, 2009. Impreso.
  3. ^ Somers y Phillips (1992). "La estructura cristalina del complejo represor-operador met a una resolución de 2,8 A revela el reconocimiento del ADN por las cadenas beta". Nature . 359 (6394): 387–393. Bibcode :1992Natur.359..387S. doi :10.1038/359387a0. PMID  1406951. S2CID  29799322.
  4. ^ ab Voet, Donald (2011). Bioquímica. Voet, Judith G. (4ª ed.). Hoboken, Nueva Jersey: John Wiley & Sons. ISBN 978-0-470-57095-1.OCLC 690489261  .
  5. ^ Harmer, Tara; Wu, Martin; Schleif, Robert (16 de enero de 2001). "El papel de la rigidez en la formación y desintegración de bucles de ADN por AraC". Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 98 (2): 427–431. Bibcode :2001PNAS...98..427H. doi : 10.1073/pnas.98.2.427 . ISSN  0027-8424. PMC 14602 . PMID  11209047. 
  6. ^ Shindo, Chikako; Aranzana, María José; Lister, Clara; Baxter, Catalina; Nicholls, Colin; Nordborg, Magnus; Dean, Caroline (junio de 2005). "Papel de FRIGIDA y FLORACIÓN LOCUS C en la determinación de la variación en el tiempo de floración de Arabidopsis". Fisiología vegetal . 138 (2): 1163-1173. doi : 10.1104/pp.105.061309. ISSN  0032-0889. PMC 1150429 . PMID  15908596. 
  7. ^ Johanson, U.; Oeste, J.; Lister, C.; Michaels, S.; Amasino, R.; Decano, C. (13 de octubre de 2000). "Análisis molecular de FRIGIDA, un determinante importante de la variación natural en el tiempo de floración de Arabidopsis". Ciencia . 290 (5490): 344–347. Código bibliográfico : 2000Sci...290..344J. doi : 10.1126/ciencia.290.5490.344. ISSN  0036-8075. PMID  11030654.
  8. ^ Finnegan, E. Jean; Kovac, Kathryn A.; Jaligot, Estelle; Sheldon, Candice C.; Peacock, W. James; Dennis, Elizabeth S. (2005). "La regulación negativa de la expresión del LOCUS C DE FLORACIÓN (FLC) en plantas con bajos niveles de metilación del ADN y por vernalización ocurre por mecanismos distintos". The Plant Journal . 44 (3): 420–432. doi :10.1111/j.1365-313X.2005.02541.x. ISSN  1365-313X. PMID  16236152.
  9. ^ Sharma, Neha; Ruelens, Felipe; D'hauw, Mariëlla; Maggen, Thomas; Dochy, Niklas; Torfs, Sanne; Kaufmann, Kerstin; Rohde, Antje; Geuten, Koen (febrero de 2017). "Un homólogo del locus C de floración es un represor regulado por vernalización en Brachypodium y está regulado por frío en Wheat1 [ABIERTO]". Fisiología vegetal . 173 (2): 1301-1315. doi : 10.1104/pp.16.01161. ISSN  0032-0889. PMC 5291021 . PMID  28034954. 

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