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Contenido principal

El operón trp

Cómo el represor trp  controla la expresión de genes. Inhibición y atenuación por retroalimentación.

Puntos más importantes:

  • El operón trp , que se encuentra en la bacteria E. coli, es un grupo de genes que codifican enzimas biosintéticas para el aminoácido triftófano.
  • El operón trp se expresa (enciende) cuando los niveles de triptófano son bajos y se reprime (apaga) cuando son altos.
  • El operón trp es regulado por el represor trp. Cuando se une a triptófano, el represor trp bloquea la expresión del operón.
  • La biosíntesis del triptófano también está regulada por la atenuación (un mecanismo basado en el acoplamiento de transcripción y traducción).

¿Qué es el operón trp?

Las bacterias como la Escherichia coli (un habitante amigable de nuestro intestino) necesitan aminoácidos para sobrevivir, ya que, como nosotros, necesita construir proteínas. Uno de los aminoácidos que necesita es el triptófano.
Si el triptófano está disponible en el ambiente, E. coli lo toma y lo utiliza para construir proteínas. Sin embargo, E. coli puede hacer también su propio triptófano mediante enzimas que están codificadas en cinco genes. Estos cinco genes se encuentran cerca unos de otros en lo que se llama el operón trp.
Si el triptófano está presente en el ambiente, entonces la bacteria E. coli no necesita sintetizarlo, de modo que la transcripción de los genes en el operón trp se "apaga". Por otro lado, cuando la disponibilidad de triptófano es baja, el operón se "enciende", los genes se transcriben, las enzimas biosintéticas se producen y se produce más triptófano.

Estructura del operón trp

El operón trp incluye cinco genes que codifican enzimas necesarias para la biosíntesis de triptófano, junto con un promotor (sitio de unión de la ARN polimerasa) y un operador (sitio de unión de una proteína represora). Los genes del operón trp se transcriben como un ARNm.
Diagrama del operón trp. Primero, vemos una bacteria de E. coli con un cromosoma circular. Nos enfocamos en una porción pequeña del cromosoma y vemos que el ADN es el del operón trp.
De izquierda a derecha, el operón contiene un promotor (donde se une la ARN polimerasa) y dentro del extremo derecho del promotor, un operador (donde se une un represor). Hay algunas secuencias reguladoras adicionales, no etiquetadas en este diagrama, y cinco secuencias de codificación: trpE, _trp_D, trpC, trpB y trpA.
El operón se transcribe para producir un solo ARNm que contiene las secuencias de codificación de los cinco genes.
Las secuencias de codificación en el ARNm se traducen por separado, y cada una produce una proteína. Estas proteínas son enzimas (o subunidades enzimáticas) necesarias para la biosíntesis del triptófano.

Encendido y apagado del operón

¿Qué es lo que hace el operador? Este tramo de ADN es reconocido por una proteína reguladora llamada represor trp. Cuando el represor se une al ADN del operador, estorba físicamente a la ARN polimerasa, la enzima de transcripción, y evita que el operon se transcriba.
El represor trp no siempre se une al ADN; solo se une y bloquea la transcripción cuando el triptófano está presente. Cuando el triptófano está por ahí, se une a las moléculas del represor y cambia su forma para que se activen. Una molécula pequeña como el triptófano, que cambia a un represor a su estado activo, se le llama correpresor.
Triptófano alto: el triptófano se fija al represor trp y hace que cambie de forma; como consecuencia, se convierte a su forma activa (que se une al ADN). El represor trp unido al triptófano se adhiere al operador y así bloquea la unión de la ARN polimerasa al promotor y previene la transcripción del operón.
Por el contrario, cuando hay poco triptófano en la célula, el represor trp está inactivo (porque no hay triptófano disponible para unirse y activarlo). No se adhiere al ADN ni bloquea la transcripción, y esto permite que la ARN polimerasa transcriba el operón trp.
Triptófano bajo: el represor trp no está unido al triptófano (puesto que no hay triptófano) y, por lo tanto, está en su estado inactivo (no se une al ADN del operador). Esto permite que la ARN polimerasa se una al promotor y transcriba el operón.
En este sistema, el represor trp actúa como un sensor y como un interruptor. Detecta si triptófano ya está presente en niveles altos, y si es así, "apaga" al operón, para prevenir que se produzcan enzimas biosintéticas innecesarias.

Más de la regulación del operón trp: atenuación

Según la clase que estés tomando, o tus propios intereses, también puedes haber oído hablar sobre otra forma de regulación del operón trp llamada atenuación.
Al igual que la regulación por el represor trp, la atenuación es un mecanismo para reducir la expresión del operón trp cuando los niveles de triptófano son altos. Sin embargo, en lugar de bloquear la iniciación de la transcripción, la atenuación impide la terminación de la transcripción.
Cuando los niveles de triptófano son altos, la atenuación provoca que la ARN polimerasa se detenga prematuramente cuando está transcribiendo el operón trp. Solo se hace un ARNm corto que no codifica ninguna enzima de la biosíntesis del triptófano. La atenuación funciona a través de un mecanismo que depende del acoplamiento (la traducción de un ARNm que está todavía en el proceso de ser transcrito).

Explora fuera de Khan Academy

¿Quieres saber más sobre el operón trp? Mira esta herramienta interactiva despelgable de LabXchange.
LabXchange es una plataforma de educación en ciencias gratuita en línea creada en la Facultad de Artes y Ciencias de Harvard que recibe apoyo de Amgen Foundation.

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  • Avatar blobby green style para el usuario Salo Valarezo
    ¿Cuáles son las funciones de cada gen del operón trp?
    (3 votos)
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    • Avatar piceratops seed style para el usuario Ariel Mendoza
      Las funciones de cada operón (porque recordemos que un operón es una secuencia especifíca de genes que dan lugar a un producto funcional, ya sea una proteína o una enzima) en este caso los 5 genes estructurales dan lugar a la proteína triptófano sintetasa, puede que te preguntes; ¿y cuál es si función? Pues sencillo.
      Ya bien lo indica su nombre, sintetiza triptófano para poder dar lugar a una proteína.
      Recuerda que una proteína es un conjunto o una larga cadena de polipeptidos, estos polipeptidos son secuencias especifícas de aminoácidos.
      Espero poder aclarar la duda.
      (2 votos)
  • Avatar blobby green style para el usuario Natalia Alfaro
    Cuales son los nombres de las enzimas que son producidas por cinco genes del operon triptofano?
    (2 votos)
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    • Avatar blobby green style para el usuario svs07012
      Hola, Natalia. El producto enzimático total de los cinco genes consta de tres enzimas. Los genes A y B producen dos subunidades, una de 29 kDa (cadena alfa) y otra de 50 kDa (cadena beta) respectivamente. Estas dos subunidades constituyen la enzima triptófano sintetasa. Por otro lado, los genes D y E producen dos subunidades de 60 kDa, que a su vez forman parte de la enzima antranilato sintetasa. El gene C contiene la información para formar la enzima Indol glicerol sintetasa de 45 kDa. Saludos.
      (2 votos)
  • Avatar blobby green style para el usuario sara Ibeth Hernandez
    Cuando los niveles de triptófano son altos, la atenuación provoca que la ARN
    (1 voto)
    Avatar Default Khan Academy avatar para el usuario
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