Represor (genética)

En genética molecular, un represor es una proteína de unión a ADN o ARN que inhibe la expresión de uno o más genes al unirse al operador o a los silenciadores asociados. Un represor de unión al ADN bloquea la unión de la ARN polimerasa al promotor, lo que impide la transcripción de los genes en ARN mensajero. Un represor de unión a ARN se une al ARNm y evita la traducción del ARNm en proteína. Este bloqueo o reducción de la expresión se llama represión.

Función

Si está presente un inductor, una molécula que inicia la expresión génica, entonces puede interactuar con la proteína represora y separarla del operador. Luego, la ARN polimerasa puede transcribir el mensaje (expresando el gen). Un co-represor es una molécula que puede unirse al represor y hacer que se una fuertemente al operador, lo que disminuye la transcripción.

Un represor que se une a un co-represor se denomina aporrepresor o represor inactivo. Un tipo de aporepresor es el represor trp, una proteína metabólica importante en las bacterias. El mecanismo de represión anterior es un tipo de mecanismo de retroalimentación porque solo permite que ocurra la transcripción si está presente una determinada condición: la presencia de inductores específicos. Por el contrario, un represor activo se une directamente a un operador para reprimir la expresión génica.

Si bien los represores se encuentran más comúnmente en procariotas, son raros en eucariotas. Además, la mayoría de los represores eucariotas conocidos se encuentran en organismos simples (por ejemplo, levaduras) y actúan interactuando directamente con los activadores. Esto contrasta con los represores procarióticos que también pueden alterar la estructura del ADN o ARN.

Dentro del genoma eucariótico hay regiones de ADN conocidas como silenciadores. Estas son secuencias de ADN que se unen a represores para reprimir parcial o totalmente un gen. Los silenciadores pueden ubicarse varias bases aguas arriba o aguas abajo del promotor real del gen. Los represores también pueden tener dos sitios de unión: uno para la región silenciadora y otro para el promotor. Esto provoca el bucle cromosómico, lo que permite que la región promotora y la región silenciadora se acerquen entre sí.

Ejemplos de represores

represor del operón lac

El operón lacZYA alberga genes que codifican proteínas necesarias para la descomposición de la lactosa. El gen lacI codifica una proteína llamada "el represor" o "el represor lac", que funciona como represor del operón lac. El gen lacI está situado inmediatamente aguas arriba de lacZYA pero se transcribe a partir de un promotor lacI. El gen lacI sintetiza la proteína represora LacI. La proteína represora LacI reprime lacZYA uniéndose a la secuencia operadora lacO.

El represor lac se expresa constitutivamente y generalmente se une a la región operadora del promotor, lo que interfiere con la capacidad de la ARN polimerasa (RNAP) para comenzar la transcripción del operón lac. En presencia del inductor alolactosa, el represor cambia de conformación, reduce su fuerza de unión al ADN y se disocia de la secuencia de ADN del operador en la región promotora del operong lac. Luego, RNAP puede unirse al promotor y comenzar la transcripción del gen lacZYA.

se encontró con el represor del operón

Un ejemplo de proteína represora es el represor de metionina MetJ. MetJ interactúa con las bases de ADN a través de un motivo cinta-hélice-hélice (RHH). MetJ es un homodímero que consta de dos monómeros, cada uno de los cuales proporciona una cinta beta y una hélice alfa. Juntas, las cintas beta de cada monómero se unen para formar una hoja beta antiparalela que se une al operador de ADN ("caja Met") en su ranura principal. Una vez unido, el dímero MetJ interactúa con otro dímero MetJ unido a la hebra complementaria del operador a través de sus hélices alfa. AdoMet se une a un bolsillo en MetJ que no se superpone al sitio de unión al ADN.

La caja Met tiene la secuencia de ADN AGACGTCT, un palíndromo (muestra simetría diada) que permite reconocer la misma secuencia en cualquier hebra del ADN. La unión entre C y G en el medio de la caja Met contiene un paso de pirimidina-purina que se superenrolla positivamente formando una torcedura en el esqueleto de fosfodiéster. Así es como la proteína busca el sitio de reconocimiento, ya que permite que el dúplex de ADN siga la forma de la proteína. En otras palabras, el reconocimiento ocurre a través de la lectura indirecta de los parámetros estructurales del ADN, más que a través del reconocimiento de secuencias de bases específicas.

Cada dímero MetJ contiene dos sitios de unión para el cofactor S-adenosil metionina (SAM), que es un producto de la biosíntesis de metionina. Cuando SAM está presente, se une a la proteína MetJ, aumentando su afinidad por su sitio operador afín, lo que detiene la transcripción de genes implicados en la síntesis de metionina. Cuando la concentración de SAM es baja, el represor se disocia del sitio del operador, lo que permite que se produzca más metionina.

Represor del operón L-arabinosa

El operón L-arabinosa alberga genes que codifican enzimas que digieren arabinosa. Estos funcionan para descomponer la arabinosa como una fuente alternativa de energía cuando la glucosa es baja o está ausente. El operón consta de un gen represor regulador (araC), tres sitios de control (ara02, ara01, araI1 y araI2), dos promotores (Parac/ParaBAD) y tres genes estructurales (araBAD). Una vez producido, araC actúa como represor al unirse a la región araI para formar un bucle que evita que las polimerasas se unan al promotor y transcriban los genes estructurales en proteínas.

En ausencia de Arabinosa y araC (represor), la formación de bucles no se inicia y la expresión de genes estructurales será menor. En ausencia de arabinosa pero en presencia de araC, las regiones araC forman dímeros y se unen para acercar los dominios ara02 y araI1 mediante la formación de bucles. En presencia de arabinosa y araC, araC se une a la arabinosa y actúa como activador. Este cambio conformacional en araC ya no puede formar un bucle, y el segmento de gen lineal promueve el reclutamiento de ARN polimerasa en la región estructural araBAD.

Estructura del operón L-arabinosa de

E. coli. El trabajo fue subido por Yiktingg1 en wikimedia commons. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:L-arabinose_structure.png#filehistory

+

Fluir Locus C (represor epigenético)

El operón FLC es un locus eucariótico conservado que se asocia negativamente con la floración a través de la represión de genes necesarios para el desarrollo del meristema para cambiar a un estado floral en la especie de planta Arabidopsis thaliana. Se ha demostrado que la expresión de FLC está regulada por la presencia de FRIGIDA y se correlaciona negativamente con la disminución de la temperatura, lo que impide la vernalización. El grado en que disminuye la expresión depende de la temperatura y el tiempo de exposición a medida que avanzan las estaciones. Después de la regulación a la baja de la expresión de FLC, se habilita el potencial de floración. La regulación de la expresión de FLC implica factores tanto genéticos como epigenéticos, como la metilación de histonas y la metilación del ADN.Además, varios genes son cofactores que actúan como factores de transcripción negativos para los genes FLC. Los genes FLC también tienen una gran cantidad de homólogos entre especies que permiten adaptaciones específicas en una variedad de climas.