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Regulación síntesis proteínas


Represión enzimática: Las enzimas que catalizan la síntesis de un producto específico no se sintetizan si este producto está presente en el medio.
Ej.: Enzimas que participan en la formación de aminoácidos arginina sólo se sintetiza cuando no hay arginina en el medio de cultivo.
La represión enzimática es un mecanismo muy extendido en bacterias que ocurre durante la síntesis de una amplia variedad de enzimas que intervienen en la biosíntesis de aminoácidos, purinas y pirimidinas.

En todos los casos, es el producto final de una vía biosintética particular la que reprime la enzima de esta vía.
Para el organismo, el valor de la represión enzimática es obvio, puesto que asegura efectivamente que el microorganismo no desperdicie energía sintetizando energía innecesaria.

Inducción enzimática: Fenómeno complementario a la represión. Síntesis de una enzima sólo cuando está presente un sustrato.
Ej. Enzima ß-galactosidasa
Si la lactosa está ausente en el medio, la enzima no se sintetiza; pero empieza a sintetizarse casi inmediatamente si se agrega lactosa Las enzimas que participan en la degradación de las fuentes de carbono y energía frecuentemente son inducibles. Estas sustancias que generalmente son moléculas pequeñas, se denominan colectivamente como EFECTORES.
No todos los inductores y correpresores son sustratos de las enzimas involucradas. Por ejemplo, análogos también reprimen, aunque no lleguen a ser sustratos de la enzima.
Ej.: Tiometilgalactósido (TMG) inductor de la ß-galactosidasa

MECANISMO DE INDUCCIÓN Y REPRESIÓN

La represión o la inducción enzimática actúan a nivel de la transcripción; la síntesis de enzimas está controlada por la producción de RNAm.
De este modo, cuando un inductor se añade, se inicia la síntesis de RNAm que codifica para la enzima en particular.
Cuando una sustancia (correpresor), que causa la represión de la enzima, se añade; causa la inhibición de la formación de RNAm.

Cómo pueden afectar la transcripción los inductores y los correpresores de una forma tan específica ?
Esta acción la efectúan indirectamente combinándose con proteínas específicas: los represores, que a su vez modifican la síntesis de RNAm.
La inducción y represión tienen el mismo mecanismo: la inhibición de la síntesis de RNAm, mediante la acción de enzimas represoras específicas.

REGULACIÓN DE LA SÍNTESIS DE PROTEÍNAS : CONTROL POSITIVO
La inducción y la represión constituyen una clase de regulación llamada control negativo. El elemento controlador, la proteína represora, lleva a cabo la represión de la síntesis de RNAm.
Sin embargo, se ha reconocido otro tipo de control: CONTROL POSITIVO. En el control positivo, una proteína reguladora promueve la asociación de la RNA polimerasa, actuando así para incrementar la síntesis de RNAm.

REPRESIÓN POR CATABOLITOS
En la represión por catabolitos se inhibe la síntesis de una variedad de enzimas no relacionadas, principalmente catabólicas, cuando las células crecen en un medio que contiene una fuente de energía como la glucosa.
La represión por el catabolito tiene lugar cuando al organismo se le proporciona una fuente de energía que puede catabolizar más fácilmente.
Una consecuencia de la represión por catabolito es que da lugar al crecimiento diáuxico, si dos fuentes de energía están presentes en el medio al mismo tiempo, y si la enzima necesaria para la utilización de una de las fuentes de energía es objeto de represión por catabolito.

Cómo trabaja la represión por catabolitos ?
La represión por catabolitos participa en el control de la transcripción a nivel de la RNA polimerasa.
En el caso de las enzimas reprensibles por catabolito, la unión de la polimerasa parece que sólo tiene lugar si se ha unido otra proteína llamada proteína activadora por catabolitos (CAP). Por lo visto, una proteína alostérica CAP sólo se une si primero hay un enlace con una sustancia de pequeño peso molecular llamada AMP cíclico.
El AMP cíclico es sintetizado a partir de ATP por una enzima adenilato ciclasa y la glucosa inhibe la síntesis del AMP cíclico, estimula su degradación.
Cuando está presente la glucosa, la concentración de AMPc es baja y no tiene lugar la unión de la RNA polimerasa con el promotor.

La represión por catabolito es consecuencia de una deficiencia de AMPc y puede superarse agregando este compuesto al medio

MUTACIONES

a) Mutación.- Es el cambio en la secuencia de bases de los ácidos nucleicos que constituye el genoma de un individuo
b) Una cepa que experimenta una mutación se le conoce como mutante Un mutante difiere de su progenitor en el genotipo, su fenotipo también se puede alterar
c) Cepa salvaje o silvestre.- Cepa aislada en la naturaleza Dependiendo de la mutación, un mutante puede o no presentar un fenotipo alterado respecto al de sus progenitores.
d) por convención: Gen hisA de E. coli; sus mutaciones: hisA1, hisA2, ... (son genotipos);sus fenotipos serían:His+, His-

Detección de mutantes nutricionales:

Auxótrofo.- Mutante nutricional que tiene un requerimiento para un factor de crecimiento
Protótrofo.- Cepa parental del cual se originó el auxótrofo

Base molecular de la mutación

En la mayor parte de los casos las mutaciones que ocurren en la secuencia de bases del DNA conducen a cambios en el organismo; estos cambios son perjudiciales en su mayor parte, aunque ocasionalmente se pueden presentar cambios benéficos. Una mutación puede ser espontánea o inducida.

Mutación espontánea
Se puede presentar como resultado de la acción de la radiación natural (rayos cósmicos), la cual altera la estructura de bases en el DNA.
Las mutaciones espontáneas también pueden ocurrir durante la replicación, como resultado de errores en el apareamiento de bases

Mutaciones puntuales
Las mutaciones puntuales son cambios en una sola base, una A puede ser cambiada por una G o T.
Cuál es el resultado de una mutación puntual ?
1. El error en el DNA se transcribe en el RNAm
2. Éste se traduce en proteínas
El codón o triplete que dirige la inserción de un aminoácido vía un RNAt será por lo tanto incorrecto.
Las mutaciones puntuales pueden originar: mutaciones silenciosas, mutaciones contrasentido y mutaciones sin sentido.

Omisiones e inserciones.-
Las omisiones se deben a la eliminación de porciones del DNA de un gen. Una omisión puede ser tan simple como la eliminación de una sola de las bases o puede implicar a cientos de éstos.
La omisión de un segmento grande de DNA produce una pérdida completa de la capacidad para producir una proteína. Tales omisiones no pueden ser restauradas mediante mutaciones adicionales sino solo mediante recombinación genética.
Las inserciones tienen lugar cuando se agregan nuevas bases al DNA del gen. Las inserciones pueden implicar a una sola base o a muchas bases.
Muchas mutaciones de inserción se deben a la inserción de secuencias de DNA identificables específicas de 700 a 1400 bases de longitud llamadas secuencias de inserción o elementos de inserción.

Mutaciones por desplazamiento del marco de lectura
Cualquier omisión o inserción de una base da como resultado un desplazamiento del marco de lectura y la traducción del gen se trastorna totalmente.

Reversiones (Back mutations)
Muchas, pero no todas las mutaciones son reversibles Se define un revertante como una cepa en la cual el fenotipo silvestre que fue perdido en el mutante es restaurado.

MUTÁGENOS
Mutágenos químicos.- Existen diversas clases de mutágenos químicos. Una variedad de mutágenos químicos son los análogos de bases.
Agentes alquilantes.- Nitrosoguanidina, mutágeno poderoso inducen mutaciones a frecuencia superior a la de los análogos de bases.
Mutágenos físicos.- Radiaciones: ionizantes y no ionizantes