Regulación de la Expresión en Procariotas •Regulación a nivel de Transcripción (Iniciación o Terminación) •Regulación a nivel de Traducción (Accesibilidad o no del RBS) •Regulación a nivel de modificaciones o actividad de la Proteína (Ej: σ32 normalmente unida a DnaK (inestabilidad). Heat shock produce liberación de σ32 ) 1 Regulación de la Iniciación de la Transcripción • Control constitutivo – Depende de la estructura del promotorÆ determina el nivel basal de transcripción • Secuencia -35 (unión RNA pol) • Secuencia -10 (complejo cerradoÆ abierto) • Iniciaciones abortivas (secuencia transcripto) • Control regulado – Depende de proteínas regulatorias – Cambio de subunidad σ (σ 70, σ32, σ54, σs) 2 RNA polimerasa + Factores σ σ70 : Factor general σ32 : Heat shock σs : estrés σ54 : carencia de N •Secuencias conservadas en centros -35 y -10 •RNA pol + σ : con igual tamaño y ubicación respecto al sitio de iniciación 3 4 Regulación de la expresión en bacterias • OPERONES Æ un único promotor regula la expresión de genes relacionados (codifican proteínas involucradas en una misma via metabólica o proceso) mRNA policistrónico •Regulación Positiva •Activación de la transcripción por proteína activadora (facilita la unión de la RNApol) Regulación Negativa: Inhibición de la transcripción por unión de proteína Represora (Inhibe la unión o iniciación de RNApol) 5 Regulación negativa Regulación positiva 6 Regulación de la expresión en bacterias 7 Operón Lactosa 8 •Proteína represora LacI Lac I : tetrámero – Monómero •DBD (HTH) N-terminal •Reg central unión al inductor •C-terminal: Oligomerización – Dímero Æ mayor afinidad por DNA Sitios de unión al DNA: Operador •O1 (región promotora) •O2 (+401) •O3 (-82) 9 10 Regulación Positiva CAP-AMPc (CRP) Dímero (2 subunidades idénticas) activado por AMPc Sitio de unión de CRP 22pb (repetición invertida) En operón lactosa: -61 Sistema de control de la captación de glucosa regula la actividad de la adenilato ciclasa 11 Operón Arabinosa AraC : Proteína activadora y represora CRP: unión a su sitio específico requerida para activación del operón AraC represora AraC/arabinosa: Activadora 12 Operón Triptofano 13 Operón Triptofano Represión por producto final 14 UGG 15 16 Atenuación en trp • La [trp] determina la [trp-tRNA]. • En presencia de trp: – El ribosoma se mueve hasta el codón de terminación. – Se forma estructura secundaria en el ARNm que provoca la terminación de la transcripción (OFF). • En ausencia de trp: – El ribosoma se frena en codones Trp – Se forma una estructura secundaria alternativa en el RNA. – Continua la transcripción de los genes estructurales (ON). 17 •Regulación por atenuación en Operones de genes involucrados en biosíntesis de aminoácidos: his, phe, leu,etc En todos los casos los genes estructurales están precedidos por un RNA lider corto que codifica un polipéptido corto rico en el aminoácido producto final de la via Secuencia de aminoácidos de algunos péptidos lider 18 OPERON TRIPTOFANO Bacillus subtilis 19 Regulación de la asimilación de nitrógeno 20 Regulación a nivel traduccional Operones de Proteínas ribosomales Regulación de la traducción del ARNm 21 ARN reguladores de la expresión •Riboswitch: Regulación de la expresión a nivel del ARN (disponibilidad del ARNm para ser traducido) Ligandos (aminoácidos, bases, azúcares, vitaminas, etc) •No hay ninguna proteína involucrada •Conformaciones mutuamente excluyentes de una larga región 5’ no traducida del ARNm (5’UTR) •Regulado por señal del entorno en forma de un metabolito (ligando) •Unión del ligando directamente al ARNm 22 Tiamina (Tiamina (E.coli)) (FMN, SAM, guanina) GlcN6P mRNA glmS (Enz síntesis de GlcN6P) 23 Codificado en cis ARN antisentido Mecanismos regulatorios: Inhibición de maduración de primer, inhibición de la traducción o promoción de degradación o clivaje del ARN Codificado en trans Pequeños ARN regulatorios: - Apareamiento con sitio de iniciación de la traducción - Unión a una región del ARN puede cambiar la conformación de otra Æ expone o oculta región de SD - apareamiento con blancos ARNm generando ARNdc Æ clivaje por ARNasa E 24 •Regulación por RNA antisentido (sRNA) 25