Problema 71 · Bioquímica Estructural i Biologia Molecular UAB 2004

a. La regulación negativa por el represor Lac y el papel inductor de la alolactosa.

Solución: El gen regulador lacI expresa constitutivamente el represor Lac, un tetrámero que se ancla con alta afinidad al operador principal O1 y de forma accesoria a los operadores secundarios O2 u O3, generando un bucle en el DNA que obstaculiza físicamente el acceso o escape de la RNA polimerasa desde el promotor. Cuando la lactosa penetra en la bacteria, se isomeriza transitoriamente a alolactosa, la cual se une a las subunidades del represor provocando un cambio alostérico que causa su disociación inmediata del operador.

b. La regulación positiva mediada por cAMP y la proteína receptora CRP (CAP) en respuesta a los niveles intracelulares de glucosa.

Solución: El promotor del operón lac posee secuencias consenso defectuosas en las cajas -10 y -35, requiriendo un activador transcripcional para operar con eficacia. Si hay glucosa en el medio celular, los niveles de cAMP caen por inhibición de la adenilato ciclasa; por tanto, la proteína dimérica CRP carece de ligando y no se une al DNA. Cuando la glucosa se agota, los niveles intracelulares de cAMP aumentan drásticamente, ensamblando el complejo cAMP-CRP que se une a un sitio específico situado aguas arriba del promotor. La flexión del DNA y el contacto directo de CRP con la RNA polimerasa reclutan activamente a la enzima, permitiendo la expresión vigorosa de los genes estructurales (lacZ, lacY y lacA) solo cuando hay lactosa y escasea la glucosa.