Transcripcion y traduccion bacteriana

Transcripción y traducción bacteriana

Las bacterias han desarrollado diversos mecanismos para adaptarse de forma rápida y eficiente a los cambios de concentración de los nutrientes ambientales. Las bacterias ponen en marcha un conjunto completo de enzimas en caso necesario, mientras que en ausencia de sustrato evitan la producción de la enzima o enzimas especificas de una ruta metabólica.

En primer lugar, y en respuesta a un estímulo nutricional, la organización de los genes de una ruta bioquímica en un operón dotado de unos mecanismos de control genético adecuados permite la producción coordinada de las enzimas necesarias. En segundo lugar, la transcripción del gen es regulada directamente por unas proteínas represoras (que se unen a los operadores) como respuesta a señales nutricionales en el interior de la célula. En tercer lugar, la velocidad de síntesis de las proteínas por el ribosoma puede regular el proceso de transcripción en las procariotas. La ausencia de una membrana nuclear permite al ribosoma procariotico unirse al RNAm conforme se transcribe a partir del DNA

La expresión genética de todas las células depende de los procesos secuenciales de la transcripción y la traducción que, en conjunto, transfieren la información contenida en la secuencia de nucleótidos de un gen a la secuencia de aminoácidos de una proteína. Esto implica que, a partir de la dotación génica portada por la célula, o genotipo, se expresarán un conjunto de características evidenciables que constituirán el fenotipo celular.

La transcripción es el paso de la información genética contenida en el DNA al RNA, por tanto, sus productos son RNAm, RNAt y RNAr. La síntesis de RNA a partir de DNA es llevada a cabo por una enzima denominada RNA polimerasa. En la transcripción, a diferencia de la replicación, no se copia todo el DNA, sino solamente un gen o un grupo de genes. Esta copia selectiva esta regulada por la existencia de secuencias (grupo consecutivo de bases con un orden especifico) reguladas en el DNA, que marcan el principio y el fin de la transcripción.

El inicio de la transcripción puede estar sometido a unos mecanismos de control positivo o negativo. Los genes sometidos a un control negativo se expresan a menos que una proteína represora los desconecte. Esta proteína impide la expresión del gen al unirse a una secuencia específica del DNA. El denominado operador, lo que impide que la polimerasa de RNA inicie la transcripción en el promotor. Por el contrario, los genes cuya expresión se encuentran sometida a un control positivo tan solo se transcriben en presencia de una proteína reguladora activa denominada apoinductor. El apoinductor se une a una secuencia específica del DNA y colabora con la polimerasa de RNA en los pasos iniciales mediante un mecanismo desconocido.

Los operones pueden ser inducibles o represibles. La introducción de un sustrato (inductor) en el medio de crecimiento puede introducir un aumento de la expresión por parte del operón de las enzimas necesarias para el metabolismo de dicho compuesto. La acumulación de los productos finales (correpresores) de una ruta puede señalar la necesidad de desconectarla o reprimirla mediante una disminución de la síntesis de sus enzimas.

El operón de la lactosa, encargado de la degradación de este hidrato de carbono, es un operón inducible que se encuentra sometido a una regulación tanto positiva como negativa. Normalmente, la bacteria utiliza glucosa y no lactosa. En ausencia de lactosa la proteína represora se fija a la secuencia del operador y el operón queda reprimido, con lo que se impide la función normal de la polimerasa del RNA Son embargo, la adición la adición de la lactosa invierte esta represión en ausencia de glucosa. La expresión completa del operón lac también exige la presencia de un mecanismo de control positivo mediado por proteínas.

La traducción consiste en el paso de la información contenida en el RNAm a proteína. La síntesis de proteínas tiene lugar en los ribosomas, y en ella podemos distinguir tres etapas principales: la iniciación, elongación y terminación.

La iniciación se lleva a cabo gracias a un complejo molecular compuesto por las dos subunidades ribosomales, una molécula de ARNn que actúa como templado, un ARNt formil-metionina que actúa como iniciador, nucleótidos trifosfatados ATP y GTP, y varios factores proteicos. Se calcula que 95% de las proteínas utilizan el codón AUG para la iniciación de la traducción. En algunos casos raros, GUG, y en casos todavía más raros UUG, también pueden iniciar la traducción introduciendo formil-metionina. Estas excepciones ocurren debido a que el ARNt cargado con formil-metionina es el único que puede introducirse en el sitio P del ribosoma para iniciar la síntesis. La lectura de GUP y UUG como iniciadores depende a su vez de la presencia de otros nucleótidos en su cercanía, que ofrecen un contexto particular que es interpretado por el ribosoma como correcto. La única excepción es cuando se introduce metionina en codones diferentes a AUG.

La característica principal de la iniciación de la traducción en bacterias es la interacción directa del ARNm con la subunidad 30S del ribosoma, que presenta una estructura acanalada donde el ARNm se acomoda en la posición adecuada. Los ARNm procariotas tienen una secuencia líder relativamente corta en su extremo 5’ y en ésta se encuentra una región corta de purinas que son complementarias a otra secuencia presente en el ARNr 16S, donde ambos ARNs se unen vía interacciones de puentes de hidrógeno. Esta secuencia se conoce como el sitio de unión a ribosomas o secuencia Shine-Dalgarno, en honor a sus descubridores,

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