The mix variable and credit demand in the U.S

Estos organismos poseen una gran capacidad para adaptarse al medio en que vive regulando la expresión de sus genes y acoplándose a las condiciones del entorno. Ello determina que, de acuerdo con la economía energética solo se sinteticen las proteínas que la célula necesita y no aquellas que no van a ser utilizadas, ya que el proceso de biosíntesis es muy costoso desde el punto de vista energético. Cuando E. coli crece en un medio que contiene glucosa como fuente de carbono y energía posee unos niveles muy bajos de los enzimas que intervienen en la utilización de otros azúcares, por ejemplo lactosa. Si a E. coli se le hace crecer en un medio con lactosa como fuente de carbono y energía induce la síntesis coordinada de tres proteínas relacionadas con la utilización o el catabolismo de la lactosa, en especial la E-galactosidasa, que aumenta unas 1.000 veces por célula de cuando crece en glucosa. Esto es, hay compuestos como la lactosa que inducen la síntesis de enzimas que intervienen en su me- tabolismo. El proceso se denomina inducción y las moléculas que lo producen inductores.

Existe el caso contrario a la inducción, que se denomina represión. Así hay enzimas que intervienen en la síntesis de ciertas moléculas, por ejemplo, trip- tófano. Cuando hay triptófano en el medio de cultivo, las células reprimen la síntesis de los enzimas que biosintetizan ese aminoácido; si se retira el triptó- fano cesa la represión y se inicia la síntesis de los enzimas necesarios para producirlo.

El control de la síntesis de proteínas en las células procariotas se lleva a cabo regulando, principalmente, la transcripción de los genes correspondientes. El control se realiza sobre genes reguladores, susceptibles de regulación y en contraposición de los genes constitutivos que se leen de manera constante cualquiera que sean las condiciones a que se someten las células. Los genes constitutivos codifican las proteínas constitutivas, proteínas que se necesitan en cantidades adecuadas en todos los momentos de la vida celular.

En 1961, Jacob y Monod publicaron sus estudios sobre el comportamiento de E. coli y una serie de mutantes cuando crecían en lactosa y propusieron un mo- delo de regulación (figura 4.10). A la unidad de regulación para el catabolismo de la lactosa le denominaron operón lac. Un operón está constituido por:

LA INFORMACIÓN GENÉTICA Y SU REGULACIÓN 167

a) un gen regulador que codifica un represor,

b) un operador, que es la secuencia de ADN a la que se une el represor y c) una serie de genes que se transcriben en un solo ARNm o ARNm poli- cistrónico (cistrón gen) y que codifica para proteínas implicadas en una vía metabólica común.

La transcripción del ARNm policistrónico está regulada por la interacción ope- rador (ADN)-regulador (proteína).

El operón lactosa es un ejemplo clásico de sistema de inducción. La transcrip- ción de los genes estructurales (x, y, a) que van a dar un ARNm policistrónico y que lleva la información para la síntesis de los tres enzimas que permiten la metabolización de la lactosa por la célula, requiere la unión de la ARN polime- rasa a la zona del promotor (p). Cuando la bacteria crece en, por ejemplo glucosa, un represor actúa sobre el operador y no se producen la síntesis de los enzimas que utilizan la lactosa. Cuando esta sustancia se encuentra en el medio como única fuente de carbono y energía, un inductor (alolactosa, pro- cedente de la lactosa) se une al represor variando la conformación del mismo y liberándolo del operador permitiendo que la ARN polimerasa sintetice el ARN mensajero y los enzimas de la degradación de la lactosa.

FIGURA 4.10. El operón lac. Cuando no hay lactosa en el medio, el re-

presor actúa sobre el operador y no hay transcripción del ARNm. La presencia de lactosa permite que el inductor se una al represor liberan- do el operador y permitiendo que la ARN polimerasa sintetice ARNm y después los enzimas de la degradación de la lactosa.

La regulación transcripcional de los operones en bacterias no solo afecta los ge- nes de los procesos catabólicos, sino que también actúa en la regulación de en- zimas de las rutas anabólicas, como en el control de la síntesis de enzimas que participan en la biosíntesis de aminoácidos. En ausencia de triptófano (Trp) en el medio de cultivo se sintetizan los cinco enzimas que participan en la síntesis de este aminoácido, pero en su presencia se reprime. Los genes de los cinco enzimas biosintéticos se encuentran ocupando posiciones adyacentes dentro del operón del triptófano. Cuando las concentraciones de este aminoácido son ba- jas la ARN polimerasa se une al promotor de la unidad de transcripción y se sintetizan los enzimas biosintéticos. El gen regulador de este operón codifica para una proteína reguladora (aporrepresor) que posee muy baja afinidad por el operador. Sin embargo, en presencia de Trp (correpresor), el apo-represor varia su conformación dando lugar a la formación del represor que se une al opera- dor bloqueando la transcripción. Por ello, el triptófano controla la expresión del operón trp mediante un mecanismo de control negativo de la transcripción.