operón lac
El operón lactosa ( operón lac ) es un operón necesario para el transporte y metabolismo de la lactosa en E. coli y muchas otras bacterias entéricas . Aunque la glucosa es la fuente de carbono preferida para la mayoría de las bacterias, el operón lac permite la digestión eficaz de la lactosa cuando la glucosa no está disponible a través de la actividad de la beta-galactosidasa . [1] La regulación genética del operón lac fue el primer mecanismo regulador genético que se entendió con claridad, por lo que se ha convertido en un ejemplo destacado de regulación de genes procariotas . A menudo se discute en las clases de introducción a la biología molecular y celular por este motivo. Este sistema de metabolismo de la lactosa fue utilizado por François Jacob y Jacques Monod para determinar cómo una célula biológica sabe qué enzima sintetizar. Su trabajo sobre el operón lac les valió el Premio Nobel de Fisiología en 1965. [1]
Los operones bacterianos son transcripciones policistrónicas que pueden producir múltiples proteínas a partir de una transcripción de ARNm . En este caso, cuando se requiere lactosa como fuente de azúcar para la bacteria, se pueden expresar los tres genes del operón lac y traducir sus proteínas subsiguientes: lacZ , lacY y lacA . El producto génico de lacZ es la β-galactosidasa que escinde la lactosa, un disacárido , en glucosa y galactosa . lacY codifica la permeasa de beta-galactósido , unaproteína de membrana que se incrusta en la membrana citoplasmática para permitir el transporte celular de lactosa al interior de la célula. Finalmente, lacA codifica galactósido acetiltransferasa .
Sería un desperdicio producir enzimas cuando no hay lactosa disponible o si se dispone de una fuente de energía preferible, como la glucosa. El operón lac utiliza un mecanismo de control de dos partes para garantizar que la célula gaste energía para producir las enzimas codificadas por el operón lac solo cuando sea necesario. [2] En ausencia de lactosa, el represor lac , lacI, detiene la producción de las enzimas codificadas por el operón lac . [3] El represor lac siempre se expresa, a menos que un co-inductor se una a él. En otras palabras, se transcribe solo en presencia de pequeñas moléculas co-inductoras. En presencia de glucosa, la proteína activadora del catabolito(CAP), necesaria para la producción de las enzimas, permanece inactiva y EIIA Glc cierra la lactosa permeasa para evitar el transporte de lactosa al interior de la célula. Este mecanismo de control dual provoca la utilización secuencial de glucosa y lactosa en dos fases de crecimiento distintas, conocidas como diauxie .
En el caso de Lac, células de tipo salvaje son Lac + y son capaces de usar la lactosa como fuente de carbono y energía, mientras que Lac - derivados mutantes no puede utilizar la lactosa. Las mismas tres letras se usan típicamente (minúsculas, en cursiva) para etiquetar los genes involucrados en un fenotipo particular, donde cada gen diferente se distingue adicionalmente por una letra adicional. Los genes lac que codifican las enzimas son lacZ , lacY y lacA . El cuarto gen lac es lacI , que codifica el represor de lactosa; "I" significa inducibilidad .
Se pueden distinguir entre genes estructurales que codifican enzimas y genes reguladores que codifican proteínas que afectan la expresión génica. El uso actual expande la nomenclatura fenotípica para aplicarla a proteínas: así, LacZ es el producto proteico del gen lacZ , β-galactosidasa. Varias secuencias cortas que no son genes también afectan a la expresión de genes, incluyendo el lac promotor, lac p , y el lac operador, lac o . Aunque no es un uso estrictamente estándar, las mutaciones que afectan a lac o se denominan lac o c , por razones históricas.
