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MODULO III UNIDAD 3 CAPITULO 4
circule, se�ora RNA-polimerasa, que aqu� no puede estacionar
Todo organismo complejo, como lo es el Homo sapiens, tiene centenares de tejidos diferentes formados por c�lulas nerviosas, musculares, sangu�neas, linf�ticas, visuales, etc.
Todas las c�lulas - con las inevitables excepciones (por ejemplo los gametos) - tienen el mismo patrimonio gen�tico o genoma completo. Todas lo tienen del mismo tipo que el del huevo fecundado que les di� origen (m�rula, bl�stula, g�strula, etc.) Los cromosomas del huevo se reproducen con todo cuidado durante los sucesivos procesos de mitosis, de generaci�n en generaci�n.
A�n la m�s primitiva de las bacterias debe regular la expresi�n de sus genes, por ejemplo, para garantizar que al duplicar, cada mitad tenga la masa m�nima para poder seguir adelante con la vida y que no sea reflaca y se muera, con malgasto de recursos. Otros ejemplos son saber qu� hacer con los nutrientes (enzimas digestivas), mantener el inventario de amino-�cidos y nucle�tidos para las construcciones y desconstrucciones internas, etc., etc.
�No le parece que este
Los primeros que consiguieron descubrir un mecanismo de regulaci�n
en la expresi�n de los genes fueron los bi�logos Jacques Monod y
Fran�ois Jacob, quienes recibieron el premio Nobel por ese hallazgo.
Al finalizar la d�cada de los '50, ambos investigadores franceses
profundizaron la forma c�mo 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 m�s 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, est�n situados lado a lado en
el rosario de genes de la bacteria estudiada. Al lado de LAC Y est�n
tambi�n LAC O y LAC P. Esas cuatro cuentas del rosario de genes se
denominan LAC OPERON.
Esta es la gran �pera
de la regulaci�n de
los genes
Todos los operones, incluso el LAC-OPERON, comienzan por una regi�n
promotora, que llamamos ac� LAC-P, que es reconocida por la RNA-polimerasa
(p�g 133) y que se estaciona en ese sitio. All� 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 c�digo por el cual la
RNA-polimerasa encuentra m�s accesibles ciertas zonas que otras. Entonces
en el rosario de genes, hay una cuenta muy chiquita de tama�o 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 est� m�s 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 f�cil fabricar mol�culas 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 prote�na REPRESORA que acude a prohibir el estacionamiento
de la RNA-polimerasa en LAC-O, taponando esa zona.
En resumen, es f�cil 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 prote�nas represoras que se adhieren
al DNA impidiendo el trabajo de duplicaci�n, los fragmentos de lac-RNA-m
que se dirigen a las zonas de fabricaci�n de las enzimas Y y Z, las
se�ales que llegan a i, etc.
La prote�na 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 est� abrazada
al DNA y ve pasar una lactosa, la abraza pero relaja el contacto con
el DNA
En condiciones normales, la represora est� abrazando al DNA, con lo
cual satisface su oficio represor del gen
Pasa cerca una peque�a mol�cula de lactosa (se�al que hay lactosa
nutritiva en la c�lula) y enseguida la represora hace una flexi�n
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 oper�n,
al rato ya est�n 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 qu� fabricar Y y Z? Esto se resuelve simplemente:
la represora no se distrae y se queda abrazada al DNA apagando as�
a los genes Y y Z. Regla l�gica:
Si hay lactosa y si i = cualquier valor 0 � 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)
Hip�tesis de Monod y Jacob: la regulaci�n de la digesti�n de la lactosa
depende de que i = 1, o sea de la presencia de una prote�na represora
proveniente de la operaci�n 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 c�lula en respuesta a la
presencia de una mol�cula espec�fica, 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 logr� identificar a la prote�na represora algunos a�os
despu�s (en 1967 por Gilbert y M�ller-Hill). Las bacterias E. coli
normales solamente fabrican unas cinco prote�nas represoras por c�lula,
que son casi imposibles de detectar analiticamente. Gilbert y M�ller
trabajaron con mutantes que las fabricaban de a centenares y eso fue
la soluci�n para imaginar c�mo son algunos mecanismos.
Los genes responsables de la s�ntesis de estas diez prote�nas se reagrupan
en un solo oper�n, precedido de una regi�n promovedora. En el oper�n
lac hay una zona reservada para el represon. En este nuevo oper�n
no la hay.
La estructura tiene una secuencia directriz antes del primer gen de
ese rosario, secuencia que manda fabricar un polip�ptido que consume
mucha histidina como material de construcci�n.
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 c�lula tiene d�ficit 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 prote�nas.
Yo me cuelo aqu�
se equivoc� con la
regulaci�n de su tama�o?
Paciencia, pronto se explicar� todo esto
Me faltan histidinas
NOTA - Aqu� termina la imitaci�n de textos ilustrados y se reinicia la formalidad anterior.
MODULO III UNIDAD 3 CAPITULO 4 FINAL
AUTOEVALUACION
(P�gina en preparaci�n)
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Actualizaci�n 23 Febrero 2001