Concetti Chiave
- Il modello di regolazione positivo proposto da J e M evidenzia l'interazione tra repressore e induttore, con i geni che restano spenti a causa della diffusione del repressore attivo dal cromosoma e di quello inattivo dal plasmide.
- La mutazione lacIs può trasformare il repressore in un super repressore, legandosi sia al cromosoma che al plasmide, bloccando completamente la trascrizione.
- Il sistema di regolazione positivo dell'operone lattosio garantisce l'espressione dei geni solo in presenza di lattosio come unica fonte di carbonio, evitando la competizione con il glucosio.
- Gli operoni, comuni nei procarioti, permettono la regolazione coordinata di più geni, mantenendo equilibrio nei trascritti e risposte rapide ai cambiamenti ambientali.
- Nell'operone trp, in presenza di triptofano, il gene trpR produce un repressore attivo che impedisce la trascrizione, mentre in assenza di triptofano, i geni vengono espressi al massimo grado.
Indice
Regolazione del repressore
Viene prodotto il repressore, ma abbiamo l’induttore, invece di legarsi a lacO si lega al corepressore, con la presenza dei tre enzimi.
Quello del cromosoma darà un repressore attivo, quello del plasmide crea un repressore inattivo. Tutti i geni risultano spenti perché si diffonde, essendo un prodotto che si può spostare.
I- p+ o+ geni funzionanti, sotto i+p+o+ geni non funzionanti. L’operatore agisce solo nella configurazione in cis.
Può diventare un super repressore, ci possono essere delle mutazioni che cambiano il sito di legame del repressore. Si legherà sia al cromosoma che
plasmide, ci sarà assenza di trascrizione.
Funzionamento degli operoni
* questo sistema di regolazione assicura che i geni dell'operone lattosio siano espressi ad alti livelli solo se il lattosio è l’unica fonte di carbonio e se non è presente anche il glucosio.
* Il glucosio è preferito perché può essere direttamente utilizzabile nella glicolisi per produrre energia.
* Gli altri zuccheri devono essere convertiti in glucosio prima di poter essere utilizzati.
(queste conversioni richiedono energia).
Gli operoni sono molto comuni nei procarioti.
Permettono di:
* regolare contemporaneamente più geni coinvolti nello stesso metabolismo.
* mantenere i rapporti dei trascritti bilanciati.
* rispondere velocemente alle variazioni ambientali.
Esempi di operoni
Altri esempi di operoni: triptofano.
Espressione dell’operone trp in presenza di triptofano : Il gene regolatore dell’operone trp è chiamato trpR, ed è localizzato ad una certa distanza dall’operone stesso. Il prodotto di trpR è una proteina aporepressore che, da sola, non mostra affinità per l’operatore. Quando il triptofano è abbondante nel terreno di coltura, esso si lega alla proteina aporepressore e la converte in un repressore attivo. Il repressore attivo si lega all’operatore e impedisce l’inizio della trascrizione dell’operone trp da parte dell’RNA polimerasi. Di conseguenza, non vengono prodotti gli enzimi per la biosintesi del triptofano.
Espressione dell’operone trp in assenza di triptofano o in presenza di una quantità limitata: Il secondo meccanismo di regolazione agisce quando il triptofano manca o è presente in scarsa quantità. In condizioni di assenza di triptofano, i geni dell’operone trp sono espressi al massimo grado, mentre quando è presente una quantità limitata di triptofano i geni trp sono espressi ad un livello più basso. Ciò è possibile grazie ad un meccanismo che controlla la quantità di trascritti lunghi che includono l’intero operone (la regione leader e i geni strutturali) e altri brevi tratti che terminano in corrispondenza di un sito attenuatore all’interno della regione trpL. I trascritti brevi vengono terminati da un processo che prende il nome di attenuazione.
Es. operone lattosio.
Quantità di enzimi nell'operone lattosio
I tre geni, lacZ, LacY e LacA sono sotto lo stesso controllo ma in caso di attivazione nella cellula sono presenti un numero diverso di molecole dei tre enzimi:
-3.000 molecole di B-galattosidasi.
-1.500 molecole di permeasi
-600 di transacetilasi.
Cause delle differenze enzimatiche
Le cause possono essere diverse:
-Inizio della traduzione può avvenire con differenti gradi di efficienza.
-Movimento del ribosoma.
-Ritmi differenziali di degradazione.
Domande da interrogazione
- Qual è il modello di regolazione positivo proposto da J e M?
- Come si manifesta la dominanza su lacI+ e lacI-?
- Qual è l'effetto della mutazione lacIs?
- Come funziona il sistema di regolazione positivo dell'operone lattosio?
- Quali sono le differenze nel controllo traduzionale dell'espressione genica nei procarioti?
Il modello prevede che l'induttore si leghi al corepressore invece che a lacO, con la presenza dei tre enzimi.
Il cromosoma produce un repressore attivo, mentre il plasmide crea un repressore inattivo, spegnendo tutti i geni poiché il prodotto si diffonde.
La mutazione può trasformare il repressore in un super repressore, legandosi sia al cromosoma che al plasmide, impedendo la trascrizione.
Assicura l'espressione dei geni solo se il lattosio è l'unica fonte di carbonio e in assenza di glucosio, che è preferito per la glicolisi.
Le differenze includono l'efficienza dell'inizio della traduzione, il movimento del ribosoma e i ritmi di degradazione differenziali.
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