En genética molecular , un represor es una proteína de unión a ADN o ARN que inhibe la expresión de uno o más genes uniéndose al operador o a 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 a ARN se une al ARNm e impide la traducción del ARNm en proteína. Este bloqueo o reducción de la expresión se llama represión.
Si está presente un inductor , una molécula que inicia la expresión genética, entonces puede interactuar con la proteína represora y separarla del operador. La ARN polimerasa luego puede transcribir el mensaje (que expresa el gen). Un correpresor es una molécula que puede unirse al represor y hacer que se una firmemente al operador, lo que disminuye la transcripción.
Un represor que se une a un correpresor se denomina aporepresor o represor inactivo . Un tipo de aporepresor 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 está presente 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 más comúnmente en procariotas, son raros en eucariotas. Además, la mayoría de los represores eucariotas conocidos se encuentran en organismos simples (p. ej., levadura) y actúan interactuando directamente con activadores. [1] Esto contrasta con los represores procarióticos 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 ubicarse en 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 un bucle cromosómico, lo que permite que la región promotora y la región silenciadora se acerquen entre sí.
El operón lacZYA alberga 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 constitutivamente y generalmente se une a la región operadora del promotor , lo que interfiere con la capacidad de la ARN polimerasa (RNAP) para 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 de ADN operadora en la región promotora del operong lac. Luego, RNAP puede unirse al promotor y comenzar la transcripción del gen lacZYA . [2]
Un ejemplo de proteína represora es el represor de metionina MetJ. MetJ interactúa con las bases del ADN a través de un motivo 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 principal. 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 al ADN.
La caja Met tiene la secuencia de ADN AGACGTCT, un palíndromo (muestra simetría diada ) que permite reconocer la misma secuencia en cualquier cadena 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 una torcedura en la columna vertebral del fosfodiéster . Así es como la proteína busca el sitio de reconocimiento, ya que permite que el ADN dúplex siga la forma de la proteína. En otras palabras, el reconocimiento se produce mediante la lectura indirecta de los parámetros estructurales del ADN, en lugar de mediante el reconocimiento de una secuencia de bases específica.
Cada dímero MetJ contiene dos sitios de unión para el cofactor S-adenosil metionina (SAM), que es un producto de la biosíntesis de metionina. Cuando SAM está presente, se une a la proteína MetJ, aumentando su afinidad por su sitio operador afín, lo que detiene la transcripción de genes implicados en la síntesis de metionina. Cuando la concentración de SAM disminuye, el represor se disocia del sitio del operador, lo que permite que se produzca más metionina.
El operón L-arabinosa alberga genes que codifican enzimas que digieren arabinosa. Estos 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 uniéndose 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), no se inicia la formación de bucles y la expresión del gen estructural 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 del gen lineal promueve el reclutamiento de la ARN polimerasa en la región estructural araBAD. [4]
+
El operón FLC es un locus eucariota conservado que está asociado negativamente con la floración mediante la represión de genes necesarios para que el desarrollo del meristemo cambie 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, lo que resulta 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 de floración. La regulación de la expresión de FLC involucra factores tanto genéticos como 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 entre especies que permiten adaptaciones específicas en una variedad de climas. [9]