Dado que los procariotas son tan diversos, sería difícil discernir una forma exacta de regulación génica “más común”. Sin embargo, puedo identificar varios mecanismos generales importantes.
– Mensajeros secundarios: las bacterias emplean estos para regular muchos genes. Dos ejemplos importantes son cAMP y c-di-GMP. cAMP es producido por adenylyl cyclases en la membrana que se puede activar por varias señales. Además de otros mecanismos reguladores, puede activar CRP (proteína receptora cAMP) que luego puede regular muchos genes y operones como el operón lac. c-di-GMP se sintetiza mediante diguanilato ciclasa en la membrana que puede activarse mediante diversas señales extracelulares. Regula una miríada de genes y operones. Se ha observado que niveles más altos de c-di-GMP en una célula promueven la formación de biopelícula e inhiben la motilidad excesiva. Ambos segundos mensajeros pueden ser desactivados por fosfodiesterasas.
– Factores Sigma: estos son factores de transcripción que regulan casi todos los genes en algunas bacterias. Se asocian con la ARN polimerasa y lo ayudan a dirigirse a varios tipos de promotores. El factor 70 de Sigma dirige la ARN polimerasa a los genes de “limpieza” de la célula, muchos de los cuales son constitutivos. El factor Sigma 38 dirige la ARN polimerasa a genes que ayudan a la célula a lidiar con las condiciones de inanición y regula la expresión génica de la fase estacionaria. El factor 32 de Sigma activa la expresión de genes de choque térmico. También hay varios otros factores sigma que realizan diversas funciones en las células bacterianas. Una vez que la ARN polimerasa y el factor sigma se han unido a un promotor, el factor sigma se disocia y la polimerasa comienza la transcripción.
– Respuesta SOS y respuesta estricta: la respuesta SOS ayuda a la célula a lidiar con el ADN dañado. La proteína recA detecta ADN monocatenario y luego facilita la autoclevagación del represor lexA que inhibe la transcripción de diversos promotores en el genoma. Una vez que el represor lexA se inactiva, se activan los genes que codifican los sistemas de reparación del ADN. La respuesta rigurosa se produce cuando la inanición de aminoácidos da como resultado que tRNAs no cargados ingresen al sitio A en los ribosomas. La proteína relA reconoce esta asociación y luego usa GTP y ATP para sintetizar el segundo mensajero pppGpp (pentafosfato de guanosina). pppGpp luego activa la expresión de múltiples genes que minimizan el exceso de utilización de aminoácidos al tiempo que aumentan la absorción de aminoácidos.
– Molécula pequeña y sistemas de retroalimentación negativa: esto implica sistemas regulatorios como los del operón lac y el operón ara. En el operón lac, la lactosa se unirá a un represor y hará que se desasocia de su operador, permitiendo que ocurra la transcripción. (Aunque también hay otros factores implicados en la regulación de la transcripción en el operón lac). Luego, se transcribe el operón, se expresan las proteínas que metabolizan la lactosa y se reduce la concentración de lactosa en la célula; permitiendo así que el represor se asocie con el operador una vez más. En el operón ara, la arabinosa se une a la proteína AraC que luego activa la transcripción de las proteínas metabolizadoras de arabinosa, disminuyendo la concentración de arabinosa en la célula. AraC ya no está activo y el operón deja de transcribirse. Estos sistemas de retroalimentación negativa evitan que el exceso de expresión de proteínas consuma recursos celulares.
– Operones: los operones utilizan promotores frente a múltiples marcos de lectura abiertos. Hacen ARNm policistriónicos que codifican proteínas múltiples, generalmente relacionadas. Estos ARNm tienen varias secuencias de brillo-dalgarno para permitir la unión del ribosoma a diferentes sitios de inicio a lo largo de las transcripciones.
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Fuentes de la imagen:
Equipo: Glasgow / PDE – 2011.igem.org
Nature Reviews Microbiología
¿Cómo actúa una proteína, araC, para promover o reprimir la actividad del operón?
