Operón trp - Nota: 10 PDF

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Ensayo sobre Operón trp...

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Operón triptófano (operón trp) En E. coli, la transcripción de un gran numero de genes tienen un proceso de regulación similar al del operón lactosa, Generalmente hablando, el mecanismo de recualción de una enzima necesita de una proteina represora especifica que se une al sitio operador del operón, lo cual bloquea la transcripción. Además intervienen también moleculas llamadas inductores, los cuales se unen a la proteina represora controlando su unión al ADN y a su vez regulado la transcripción del operón de manera que sea conveniente según las necesidades de la celula. El operón triptófano cuenta con cinco genes codificadores de enzimas encargadas de formar el aminoácido triptófano (genes trp E, G-D, C-F, B y A), un sitio operador y un promotor (figura 1). Todos los genes del operón trp se transcriben en un solo ARNm. Cuando la bacteria se encuentra en un medio con altas cantidades de triptófano, las enzimas encargadas de la elaboración de trp no son necesarias, por lo que se debe interrumpir su transcripción. Las enzimas productoras de triptófano actuan de la siguiente manera (figura 2): Primero, la bactería cuenta con una molécula precursora de triptófano llamada corismato, el cúal es degradado a antranilato por la enzima trpG y trpE. Posteriormente la enzima trpD transforma el anterior en fosforribosilo-antranilato. Luego la trpF lo convierte a carboxifenilamino-desoxiribulosa-5-fosfato, después pasa a ser indol-3-glicerol fosfato por accion de la trpC y a indol por la trpA. Finalmente la trpB trnasforma el indol a triptófano. El operón trptófano es regulado por el represor trp, el cual es conciderado como una proteina alostérica. Cuando hay presencia de triptófano, éste se une al represor trp y cambia su estructura, lo que le permite unirse facilmente al sitio operador del operón y bloquear el camino de la ARN polimerasa para realizar la transcripción (figura 3). (Lodish & Cols, 2005). El gen que codifica para la proteina represora esta presente en la célula debido a que su síntesis siempre se esta llevando a cabo. Es por eso que la represión del operón trp ocurre de manera rápida. A este tipo de expesión génetica se le conoce como expresión génetica constitutiva.

En cambio, cuando disminuye el nivel de triptófano en la celulas, éste ya no se une al represor y por ello tampoco a la cadena de ADN, por lo que la ARN polimerasa puede

transcribir el operón y se lleva a cambo la síntesis de las proteinas que elaborarán el aminoácido triptófano (figura 4). (Alberts & Cols, 2004). También existe otro proceso de regulación del operón trp llamado atenuación. Éste mecanismo de regulación también inhibe la expresión del operón trp. Sin embargo, la atenuación no impide el inicio de la transcripción, sino que interrumpe la traducción. Para comprender mejor este proceso nos ubicaremos en la región líder del operón trp. Ésta región se encuentra entre el sitio operador y el primer gen estructural del operón (figura 5) y cuando se transcribe a ARNm se le conoce como ARNm líder. La regón líder contiene la secuencia atenuadora, que es una secuencia de 43 pares de bases y se divide en cuatro partes; y la secuncia líder, que codifica para un péptido de 14 aminoácidos, de los cuales dos son triptófano. (Peña & Cols, 2004). Si hay altas concentraciones de trp, cuando se lleve a cabo la traducción de la secuencia lider, el ribosoma podrá terminar rápidamente la traducción del polipéptido lider. Si hay bajas concentraciones de trp la traducción de la secuencia lider se llevará a cabo lentamente. Debido a que las celulas procariotas carecen de un núcleo los procesos de transcripción y traducción se llevan a cabo simultaneamente. Mientras las ARN polimerasas transcriben el operón, los ribosomas traducen el ARNm resultante. Cuando se lleva a cabo la transcripción se forman horquillas a lo largo del ARNm debido a la complementariedad de las bases. La unión de las partes dos y tres forman una horquilla que previene la terminación de la transcripción (horquilla antiterminadora). Si las partes tres y cuatro se unen y se forma una horquilla terminadora, esto causará los ribosomas detengan la sintesis de protinas formadoras de triptófano. Es asi como comienza a regularse. La posicion del robosoma en el ARNm lider juega un papel muy importante en la regulación del operón trp. Después de que la ARN polimerasa ha transcrito la sección 3, ésta se une a la sección dos y se forma una horquilla de antiterminación, esto provoca que el proceso de transcripcion se no detenga y continiue sintetizando las enzimas necesarias para producir el triptófano que la célula necesita. Cuando ya hay suficiente presencia de triptófano en el medio las secciónes tres y cuatro se unen y generan una señal de terminación para que la ARN polimerasa detenga la transcripción del operón. En resumen cuando hay abundancia de triptófano el ribosoma lleva a cabo la traducción del ARNm lider rápidamente lo cual forma una horquilla de terminación y se detiene la síntesis del operón. Cuando hay escases de triptófano, la traducción se lleva a cabo de manera lentamente y se forma una horquilla no terminadora, por lo cual continúa con la síntesis del operón.

En los ambos mecanismos de regulación del operón trp los altos niveles de triptófano inhiben la expresión génetica del operón.

Figura 1 Operón triptófano

Figura 2 Transformación de corismato a triptófano por acción de las enzimas del operón trp

Figura 3 Operón trp en presencia de triptófano

Figura 4: Operón trp en ausencia de triptófano

Figura 5 Localización de la secuencia líder y la secuencia atenuadora

Referencias: Alberts B, Bray D, Hopkin K. (2004). Generalidades de la expresión géneica. En Introducción a la biología celular (p. 273-274). Madrid, España: Editorial Médica Panamericana. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2008). Regulación de la transcripción en eucariotas. En Bioquímica (p. 913). Brcelona, España: Editorial Reverté. Lodish H, Berk A, Matsudaria P. (2005). Control de expresión genética en procariontes. En Biología celular y molecular (p. 116). Buenos Aires, Argentina.: Editorial Médica Panamericana. Peña A, Arroyo A, Gómez A, Tapia R. (2004). Regulación genética en procariontes. En Bioquímica (p. 358). México DF: Editorial LIMUSA. Yanofsky C. (2007). RNA-based regulation of genes of tryptophan synthesisand degradation, in bacteria., de Department of Biological Sciences, Stanford University Stanford, California 94305, USA Sitio web: https://onedrive.live.com/?authkey=

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