Regulación del operón lactosa

Nutrientes:
concentración
en el
medio
glucosa lactosa
pulsa sobre una barra
para cambiar cada concentración
y observa a la derecha los cambios
Proteínas reguladoras:
CAP
cAMP
represor
alolactosa
Expresión génica:
Proteínas reguladoras (estructura real):
CAP
cAMP•CAP•DNA
alolactosa•represor
represor•DNA

Inducción artificial de la expresión:

lactosa
alolactosa
IPTG

La alolactosa se produce a partir de lactosa a través de una reacción secundaria catalizada por la propia β-galactosidasa: Galβ(1-4)Glc Gal + Glc Galβ(1-6)Glc

El IPTG es un análogo estructural de la alolactosa, capaz de unirse al represor y ejercer de modo permanente el efecto (mantener el represor separado del DNA).

Mientras que el ligando fisiológico del represor, la alolactosa, es hidrolizado por la β-galactosidasa, y por ello su acción no es duradera, el IPTG no sufre tal degradación y puede por ello mantener su acción inductora permanentemente.

(página en construcción)

Genes y regiones reguladoras:

Nota: lac Z, lac Y y lac A pueden llamarse genes, pero más estrictamente son cistrones (cada parte de un gen policistrónico que codifica un solo producto génico). El promotor y el operador regulan la síntesis de un solo mRNA (policistrónico) que se traduce dando las 3 proteínas.

Proteínas:

Cuando hay lactosa presente la célula puede convertir una pequeña parte en alolactosa. Ésta se une al represor, impidiendo la unión de éste al DNA. Como resultado, deja de reprimirse la transcripción del operón y se pueden sintetizar las enzimas que la célula necesita para captar más lactosa del medio e hidrolizarla como fuente de nutrientes o energía.
Si no hay lactosa disponible, el represor está libre de alolactosa, con lo que se une al DNA y reprime la transcripción del operón.

Cuando hay glucosa presente se reduce la formación de cAMP en la célula. Sin cAMP, CAP permanece inactiva y no se une al DNA, no estimula la transcripción del operón.
Si no hay glucosa disponible se eleva la concentración de cAMP, que se une a CAP activándola y ésta se une al DNA, estimulando la transcripción del operón (siempre y cuando la transcripción no esté bloqueada por el represor).

expresión lactosa
baja alta
glucosa baja ++
alta +