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MODULO III UNIDAD 3 CAPITULO 4
circule, señora RNA-polimerasa, que aquí no puede estacionar
Todo organismo complejo, como lo es el Homo sapiens, tiene centenares de tejidos diferentes formados por células nerviosas, musculares, sanguíneas, linfáticas, visuales, etc.
Todas las células - con las inevitables excepciones (por ejemplo los gametos) - tienen el mismo patrimonio genético o genoma completo. Todas lo tienen del mismo tipo que el del huevo fecundado que les dió origen (mórula, blástula, gástrula, etc.) Los cromosomas del huevo se reproducen con todo cuidado durante los sucesivos procesos de mitosis, de generación en generación.
Aún la más primitiva de las bacterias debe regular la expresión de sus genes, por ejemplo, para garantizar que al duplicar, cada mitad tenga la masa mínima para poder seguir adelante con la vida y que no sea reflaca y se muera, con malgasto de recursos. Otros ejemplos son saber qué hacer con los nutrientes (enzimas digestivas), mantener el inventario de amino-ácidos y nucleótidos para las construcciones y desconstrucciones internas, etc., etc.
¿No le parece que este
Los primeros que consiguieron descubrir un mecanismo de regulación
en la expresión de los genes fueron los biólogos Jacques Monod y
François Jacob, quienes recibieron el premio Nobel por ese hallazgo.
Al finalizar la década de los '50, ambos investigadores franceses
profundizaron la forma cómo el
lactosa
Cuando detecta lactosa en el medio circundante, el Escherichia coli
enciende dos genes denominados gen de la permeasa (Y) y gen de la
beta-galactosidasa (Z). Y se dedica a abrir la pared de la bacteria
para el ingreso. Z parte la lactosa en dos mitades, glucosa y galactosa.
Sra. Lactosa, haga el favor de entrar
Sin meternos en el laberinto de los detalles experimentales, directamente
consideraremos el resultado final de los trabajos de Monod y Jacob.
fueron experiencias más dificiles
de hacer que preparar un
par de huevos fritos
1. Los genes que al encenderse (1) generan LAC Y y LAC Z, las dos
enzimas que metabolizan a la lactosa, están situados lado a lado en
el rosario de genes de la bacteria estudiada. Al lado de LAC Y están
también LAC O y LAC P. Esas cuatro cuentas del rosario de genes se
denominan LAC OPERON.
Esta es la gran ópera
de la regulación de
los genes
Todos los operones, incluso el LAC-OPERON, comienzan por una región
promotora, que llamamos acá LAC-P, que es reconocida por la RNA-polimerasa
(pág 133) y que se estaciona en ese sitio. Allí empieza a trabajar
y, como es su costumbre, fabrica el correspondiente RNA-m
PRIMER MECANISMO DE REGULACION DE GENES
Se trata de una forma simple y eficiente de encender (1) un gen que
se va a usar muchas veces. Existe un segundo código por el cual la
RNA-polimerasa encuentra más accesibles ciertas zonas que otras. Entonces
en el rosario de genes, hay una cuenta muy chiquita de tamaño pero
muy visible a la RNA-polimerasa, que PROMUEVE su estacionamiento y
que induce a que haga su trabajo. Si se trata de un gen secundario,
el correspondiente sitio promotor está más escondido a la RNA-polimerasa.
En el caso de la lactosa, este primer mecanismo de encendido va combinado
con mecanismos de apagado (0). Cuando el Escherichia coli sufre penuria
por lactosa, la RNA-polimerasa se estaciona en LAC-O,
el LAC-O entra
en actividad O
y es fácil fabricar moléculas de lac-RNA-m con las instrucciones Y
y Z.
Cuando la bacteria tiene exceso de lactosa se enciende un gen i encargado
de fabricar una proteína REPRESORA que acude a prohibir el estacionamiento
de la RNA-polimerasa en LAC-O, taponando esa zona.
En resumen, es fácil distinguir en este ejemplo que el genotipo son
las instrucciones incorporadas en los pares de bases para i, O, P,
Y y Z y que los fenotipos son las proteínas represoras que se adhieren
al DNA impidiendo el trabajo de duplicación, los fragmentos de lac-RNA-m
que se dirigen a las zonas de fabricación de las enzimas Y y Z, las
señales que llegan a i, etc.
La proteína represora se puede ligar a la lactosa (modificada un poco)
o se puede ligar al DNA, estacionandose
Pero no puede hacer las dos cosas al mismo tiempo: si está abrazada
al DNA y ve pasar una lactosa, la abraza pero relaja el contacto con
el DNA
En condiciones normales, la represora está abrazando al DNA, con lo
cual satisface su oficio represor del gen
Pasa cerca una pequeña molécula de lactosa (señal que hay lactosa
nutritiva en la célula) y enseguida la represora hace una flexión
y un estiramiento para agarrarla
y el sitio libre sobre el DNA lo ocupa velozmente la DNA polimerasa
que a gran velocidad transcribe una, dos, tres... veces el operón,
al rato ya están hechas las enzimas antes reprimidas
los Y dejan entrar a las lactosas, los Z las digieren
hasta que se acaba la reserva de lactosa. Mientras hay lactosa, se
activan los genes que -procesados- las digieren. Cuando se acaba del
todo la lactosa ¿para qué fabricar Y y Z? Esto se resuelve simplemente:
la represora no se distrae y se queda abrazada al DNA apagando así
a los genes Y y Z. Regla lógica:
Si hay lactosa y si i = cualquier valor 0 ó 1, entonces Y = 1 y Z
= 1
Si no hay lactosa y si i = 1, entonces Y = 0 y Z = 0
(0 significa apagado, 1 significa encendido)
Hipótesis de Monod y Jacob: la regulación de la digestión de la lactosa
depende de que i = 1, o sea de la presencia de una proteína represora
proveniente de la operación del gen i
Este tipo de operones se encuentra frecuentemente entre los rosarios
de genes y recibe el nombre de genes para fabricar enzimas inducibles.
Esto significa enzimas fabricadas por la célula en respuesta a la
presencia de una molécula específica, que en el caso explicado, es
la lactosa.
La brillante idea de Monod y Jacob no pudo ser verificada por esos
autores
La represora se me escapa como anguila
hasta que se logró identificar a la proteína represora algunos años
después (en 1967 por Gilbert y Müller-Hill). Las bacterias E. coli
normales solamente fabrican unas cinco proteínas represoras por célula,
que son casi imposibles de detectar analiticamente. Gilbert y Müller
trabajaron con mutantes que las fabricaban de a centenares y eso fue
la solución para imaginar cómo son algunos mecanismos.
Los genes responsables de la síntesis de estas diez proteínas se reagrupan
en un solo operón, precedido de una región promovedora. En el operón
lac hay una zona reservada para el represon. En este nuevo operón
no la hay.
La estructura tiene una secuencia directriz antes del primer gen de
ese rosario, secuencia que manda fabricar un polipéptido que consume
mucha histidina como material de construcción.
Cuando la RNA-polimerasa comienza con su tarea de transcribir dicha
secuencia directriz, la primera ribosoma intenta cumplir con instrucciones
que le piden nada menos que siete histidinas seguidas.
* Si la célula tiene déficit de existencias de histidina, la maquinaria
"se cuelga" o entra en crisis. Como sufre retardo con respecto a
la RNA-polimerasa, cuyo paso de avance debiera seguir, la ribosoma
hace unos giros de vals. Otras ribosomas aprovechan la oportunidad
para deslizarse a esa zona del RNA-m, traduciendo las diez proteínas.
Yo me cuelo aquí
se equivocó con la
regulación de su tamaño?
Paciencia, pronto se explicará todo esto
Me faltan histidinas
NOTA - Aquí termina la imitación de textos ilustrados y se reinicia la formalidad anterior.
MODULO III UNIDAD 3 CAPITULO 4 FINAL
AUTOEVALUACION
(Página en preparación)
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Actualización 23 Febrero 2001