8.2 Regulación de la transcripción en organismos procarióticos.

8.2 Regulación de la transcripción en organismos procarióticos.

En las bacterias, a pesar de ser organismos unicelulares, también es necesaria regular la expresión de los genes adaptándola a las necesidades ambientales. Es un principio de economía celular el que la expresión de los genes esta regulada según las circunstancias celulares. Un buen ejemplo de esta situación en bacterias es la regulación de las enzimas implicadas en el metabolismo de los azúcares. Las bacterias pueden emplear para obtener energía distintas fuentes de carbono, como la glucosa, lactosa, galactosa, maltosa, ramnosa y xilosa. Existen enzimas capaces de introducir cada uno de estos azúcares en la bacteria y enzimas capaces de romperlos para obtener energía. Lógicamente, sería un despilfarro energético producir simultáneamente todos los enzimas necesarios para metabolizar los diferentes azúcares mencionados. Por consiguiente, sería mucho más económico para la célula producir solamente las enzimas necesarias en cada momento, es decir, si en el medio en el que vive la bacteria la principal fuente de carbono es la lactosa, solamente se expresarían los genes necesarios para metabolizar la lactosa, mientras que los otros genes no se expresarían. Por tanto, es esencial que exista un mecanismo de regulación de la expresión génica, de manera que los genes se expresen cuando sea necesario.

Superenrrollamiento.

Para mantener una situación homeostática en la célula en relación al número de superenrollamientos es necesario mantener con una regulación contraria los genes topA (codifica la topoisomerasa I) y gyrA y gyrB (determinan las dos subunidades de la DNA-topoisomerasa II). No se conoce el mecanismo molecular que controla esta regulación. Sí se sabe que mutantes en las topoisomerasas disminuyen la tasa general de transcripción.

Metilación

La metilación provoca un cambio de estructura en el apareamiento entre las bases nitrogenadas que puede alterar su reconocimiento por algunas proteínas. El más conocido es el de la metilasa dam que reconoce la secuencia GATC y metila la A. La mayor parte de los genes cuya expresión se ve reprimida por la metilación son genes cuya expresión sólo se necesita durante la replicación (único momento en el que una cadena del DNA está transitoriamente hemimetilado), permaneciendo reprimidos el resto del ciclo celular.

La metilación del ADN es un proceso epigenético que participa en la regulación de la expresión génica de dos maneras, directamente al impedir la unión de factores de transcripción, e indirectamente propiciando la estructura "cerrada" de la cromatina. El ADN presenta regiones de 1000-1500 pb ricas en dinucleótidos CpG ("islas CpG"), que son reconocidas por las enzimas ADN-metiltransferasas, las cuales, durante la replicación del ADN metilan el carbono 5 de las citosinas de la cadena recién sintetizada, manteniéndose así la memoria del estado metilado en la molécula hija de ADN. En general se considera que la metilación es un proceso unidireccional, de esta manera, cuando una secuencia CpG adquiere metilación de novo, esta modificación se hace estable y es heredada como un patrón de metilación clonal. Por otra parte, la pérdida de metilación genómica (hipometilación), como evento primario, se asocia frecuentemente con el proceso neoplásico y es proporcional a la severidad de la enfermedad.