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.
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 con fuerza, 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.
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]
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 MetJ interactúa con otro dímero 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.
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]
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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]