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lactasa se conoce como gen estructural. Asociado con
él hay otros dos genes estructurales que producen otras
enzimas también necesarias para que las células utilicen
la lactosa. Los tres genes estructurales son activados
o desactivados como una unidad. Otras regiones de
ADN realizan una función en la regulación de los genes
estructurales. Un gen regulador codifica para proteínas
llamadas represoras. Junto al gen regulador está la región
promotora, el área de ADN a la que se pueden ligar
la enzima ARN polimerasa, que comienza el proceso de
transcripción. La promotora está formada por dos regiones
de ADN separadas. Entre ellas se encuentra la región
operadora. Ésta y sus genes estructurales relacionados
se conocen como operón. Localiza estas áreas de ADN
en la figura D.1.
En ausencia de lactosa, el gen regulador se transcribe
y traduce, lo que produce moléculas represoras. Éstas se
enlazan a la región operadora. Como resultado de este
enlace de represores y operadores, se evita que el ARN
polimerasa se enlace con el promotor. Por tanto, no puede
ocurrir la transcripción de los genes estructurales, y
no se producen la lactasa y las otras enzimas. Los genes
estructurales no se expresan. Se “apagan”.
Cuando la lactosa —el inductor— está presente, entra
en las células y se combina con las moléculas represoras.
Cuando eso ocurre, el operador ya no está bloqueado,
el ARN polimerasa se puede enlazar con el promotor y
puede ocurrir la transcripción. El mARN producido a
partir de los genes estructurales se traduce, y se sintetizan
la lactasa y las otras enzimas relacionadas. Los
genes estructurales se han expresado.
Existen muchos otros medios por los cuales la expresión
de genes es controlada en las bacterias. Todos ellos
representan una ventaja. Aseguran que las enzimas se
produzcan sólo cuando son necesarias. Por tanto, la célula
conserva tanto energía como materiales al no producir
enzimas innecesarias.
Control de la expresión de genes en eucariontes
El control de genes en eucariontes es mucho más
complejo que en procariontes. A diferencia del ADN
bacteriano, tú sabes que el ADN de los eucariontes se
asocia con proteínas en los cromosomas. El ADN está
enrollado como hilo alrededor de carretes de estas
proteínas, llamadas histonas, y está muy embobinado.
Antes de que pueda comenzar la transcripción, el ADN
Apéndice D
Apéndice D
se debe desenrollar de algún modo de las histonas.
Otro tipo de proteínas cromosómicas, las no histónicas,
pueden funcionar en la regulación de genes al hacer
que el ADN se desenrolle de los carretes de histona.
Este devanado sería un paso necesario que conduzca a
la transcripción.
Aunque más complicado, se sabe que, en células
eucariontes, ocurre el control de la expresión genética
mediante la regulación de la transcripción. Como en las
bacterias, tal control depende de las señales químicas,
que pueden adoptar varias formas. Por ejemplo, las
hormonas esteroides entran en una célula, se mueven en
su núcleo y activan un gen. Se sabe que la metilación, la
adición de grupos de átomos llamados radicales metilo
(–CH 3 ), desactiva ciertos genes. Sin embargo, las proteínas
que regulan la transcripción son más importantes.
No obstante, dichas proteínas no funcionan en la manera
simple que lo hacen las represoras (también proteínas)
de las bacterias. En eucariontes, dos proteínas diferentes
se deben acoplar juntas con la finalidad de regular
algunos genes. Para complicar todavía más las cosas,
algunas regiones de control ADN, llamadas potenciadoras
y silenciadoras, pueden encontrarse a cientos o miles
de pares de bases de los genes cuya actividad ayudan a
regular. Todavía queda por delante mucha investigación
antes de que la imagen del control de la transcripción en
eucariontes se vuelva clara.
Regular la transcripción sólo es un medio para controlar
la expresión genética en eucariontes. Por ejemplo,
algunas moléculas de mARN se pueden procesar de
formas diferentes, dependiendo de cuáles nucleótidos se
remuevan y cómo se empalme el resto. Cada forma de
procesamiento resulta en un diferente mARN final y, por
tanto, en un polipéptido y un fenotipo diferentes.
La expresión de un gen también puede depender de
cambios en un polipéptido después de que ha ocurrido
la traducción. Considera estos ejemplos. Muchas proteínas
no se vuelven funcionales hasta que se mueven a
cierta área dentro o afuera de la célula. Algunas hormonas
y enzimas no pueden funcionar hasta que se hayan
removido algunos de sus aminoácidos. La forma de las
proteínas, y por tanto de sus funciones, está influida por
factores físicos como la temperatura y el pH. En consecuencia,
una proteína expuesta a un pH o temperatura
que cambie su forma no podrá funcionar, y el gen que
codifica para dicha proteína no se expresará.
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