Represión catabólica

La represión catabólica del carbono , o simplemente represión catabólica , es una parte importante del sistema de control global de diversas bacterias y otros microorganismos. La represión catabólica permite a los microorganismos adaptarse rápidamente a una fuente de carbono y energía preferida (de rápida metabolización). Esto se logra generalmente mediante la inhibición de la síntesis de enzimas implicadas en el catabolismo de fuentes de carbono distintas a la preferida. Se demostró inicialmente que la glucosa iniciaba la represión catabólica, por lo que a veces se la denomina efecto glucosa . Sin embargo, el término "efecto glucosa" es en realidad un nombre inapropiado, ya que se sabe que otras fuentes de carbono inducen la represión catabólica.

Fue descubierto por Frédéric Diénert en 1900. ^{[ 1 ] [ 2 ]} Jacques Monod proporciona una bibliografía de la literatura anterior a 1940. ^{[ 3 ]}

La represión catabólica se ha estudiado ampliamente en Escherichia coli . E. coli crece más rápido en glucosa que en cualquier otra fuente de carbono. Por ejemplo, si E. coli se coloca en una placa de agar que contiene solo glucosa y lactosa , la bacteria utilizará primero la glucosa y luego la lactosa. Cuando hay glucosa disponible en el medio, la síntesis de β-galactosidasa se ve reprimida debido al efecto de la represión catabólica causada por la glucosa. En este caso, la represión catabólica se logra mediante la utilización del sistema de fosfotransferasa .

Una enzima importante del sistema de fosfotransferasa, denominada enzima II A ( EIIA ), desempeña un papel fundamental en este mecanismo. En una misma célula existen diferentes enzimas EIIA específicas para catabolitos, aunque los distintos grupos bacterianos presentan especificidades para diferentes conjuntos de catabolitos. En las bacterias entéricas, una de las enzimas EIIA de su conjunto es específica únicamente para el transporte de glucosa. Cuando los niveles de glucosa son altos dentro de la bacteria, la EIIA se encuentra mayoritariamente en su forma no fosforilada. Esto provoca la inhibición de la adenilil ciclasa y la lactosa permeasa , por lo que los niveles de AMPc son bajos y la lactosa no puede transportarse dentro de la bacteria.

Una vez agotada la glucosa, las bacterias deben utilizar la segunda fuente de carbono preferida (lactosa). La ausencia de glucosa desactiva la represión catabólica. Cuando los niveles de glucosa son bajos, se acumula la forma fosforilada de EIIA , que activa la enzima adenilil ciclasa , la cual produce altos niveles de AMPc . El AMPc se une a la proteína activadora de catabolitos (CAP) y, juntos, se unen a una secuencia promotora del operón lac . Sin embargo, esto no es suficiente para la transcripción de los genes de la lactosa. La lactosa debe estar presente dentro de la célula para eliminar el represor de la lactosa de la secuencia operadora ( regulación transcripcional ). Cuando se cumplen estas dos condiciones, las bacterias perciben la ausencia de glucosa y la disponibilidad de lactosa. A continuación, comienzan a transcribir el operón lac y a producir enzimas β-galactosidasa para el metabolismo de la lactosa. El ejemplo anterior es una simplificación de un proceso complejo. La represión catabólica se considera parte de un sistema de control global y, por lo tanto, afecta a más genes que solo la transcripción del gen de la lactosa. ^{[ 4 ] [ 5 ]}

Las bacterias Gram positivas, como Bacillus subtilis, poseen un mecanismo de represión catabólica independiente de AMPc , controlado por la proteína de control catabólico A ( CcpA ). En esta vía alternativa, CcpA reprime negativamente otros operones de azúcares, de modo que se desactivan en presencia de glucosa. Esto se debe a que Hpr se fosforila mediante un mecanismo específico cuando la glucosa ingresa a través de la proteína de membrana celular EIIC. Una vez fosforilada, Hpr permite que CcpA bloquee la transcripción de los operones de la vía alternativa de azúcares en sus respectivos sitios de unión de la secuencia Cre. Cabe destacar que E. coli posee un mecanismo de represión catabólica similar, independiente de AMPc, que utiliza una proteína denominada activador represor catabólico (Cra).

• https://web.archive.org/web/20110605181224/http://www.mun.ca/biochem/courses/4103/topics/catabintro.html
• http://pathmicro.med.sc.edu/mayer/geneticreg.htm