Aporrepresor

Qué es el aporrepresor

La palabra combina dos piezas de origen clásico. El prefijo apo- viene del griego ἀπό (apó), "separado de" o "sin", y aparece también en apoenzima o apolipoproteína para nombrar la versión incompleta de una molécula antes de unirse a su cofactor. Represor procede del latín repressor, -ōris, derivado del verbo reprimere ("contener, sofocar"), aplicado a la genética bacteriana a partir de mediados del siglo XX, cuando empezaron a describirse proteínas capaces de apagar genes concretos.

Dicho de otro modo, un aporrepresor es un represor a medias. Tiene la estructura general de una proteína represora, con una región que en teoría podría reconocer el ADN, pero le falta la pieza necesaria para plegarse en su forma activa. Mientras permanece así, el gen o los genes bajo su control siguen transcribiéndose con normalidad.

Activación por el correpresor: el operón triptófano

En 1959, Georges Cohen y François Jacob describieron que la síntesis de las enzimas necesarias para fabricar triptófano se reducía cuando este aminoácido ya estaba disponible en el medio. Décadas más tarde se supo por qué. El gen trpR codifica una proteína, el aporrepresor Trp, que por sí sola no encaja en el operador del operón trp. Cuando el triptófano intracelular es abundante, dos moléculas del aminoácido se unen al aporrepresor y lo transforman en represor activo, capaz de bloquear la ARN polimerasa y detener la síntesis de las cinco enzimas biosintéticas de esa ruta.

Aquí el triptófano actúa como correpresor. Es a la vez el producto final de la ruta metabólica y la señal que apaga los genes que la fabrican (un mecanismo de retroalimentación negativa que los bioquímicos consideran particularmente elegante, porque el propio producto regula su fuente). En 1987, el grupo de Paul Sigler, en la Universidad de Chicago, resolvió la estructura cristalográfica del aporrepresor Trp a 1,8 Å de resolución. El hallazgo mostró que la unión del triptófano desplaza dos hélices flexibles, apodadas "cabezas lectoras de ADN", que hasta entonces quedaban fuera de posición para reconocer el operador.

Control negativo inducible y control negativo reprimible

Conviene no confundir el aporrepresor con el mecanismo del operón lac, el otro gran modelo clásico de la regulación génica bacteriana. En el operón lac el represor LacI es activo por defecto: bloquea la transcripción de forma constante, salvo cuando se une un inductor (la alolactosa) que lo obliga a soltar el ADN. El sistema trp funciona al revés: el gen permanece encendido salvo que aparezca el correpresor.

Esta diferencia tiene nombre propio en los manuales de microbiología. Los sistemas como el lac se llaman inducibles. Los que dependen de un aporrepresor y su correpresor se llaman reprimibles. La lógica biológica encaja con lo que necesita cada bacteria: apagar una ruta catabólica cuando el sustrato no está presente tiene poco sentido, de ahí que el represor correspondiente permanezca inactivo por defecto. Cortar una ruta biosintética cuando el producto ya sobra sí lo tiene, y para eso sirve precisamente el aporrepresor.

Diferenciación con el correpresor y el represor activo

El correpresor no es lo mismo que el aporrepresor, aunque los nombres se prestan a confusión. El correpresor es la molécula pequeña (en el caso del trp, el propio triptófano) que se une al aporrepresor y lo activa. El aporrepresor es la proteína; el correpresor, el ligando que la despierta.

Tampoco conviene igualar aporrepresor con represor sin más. Represor es el término general para cualquier proteína que bloquea la transcripción al unirse al ADN, esté o no esté activa en cada momento concreto. Aporrepresor designa específicamente el estado inactivo, el que todavía no ha encontrado su correpresor. Una vez unido a él, la proteína pasa a llamarse simplemente represor, o represor Trp en el caso concreto de este sistema; parte de la bibliografía especializada emplea también el término holorrepresor para el complejo ya activado.

Preguntas frecuentes

¿De dónde viene la palabra "aporrepresor"?

Del griego apó ("separado de") y del latín repressor. El nombre describe bastante bien lo que designa: una proteína represora todavía incompleta, sin la molécula que necesita para funcionar.

¿Es lo mismo un aporrepresor que un correpresor?

No. El correpresor es la molécula pequeña, casi siempre un metabolito, que se une al aporrepresor y lo activa. El aporrepresor es la proteína en sí, en su estado inactivo.

¿El aporrepresor existe solo en bacterias?

El ejemplo mejor documentado, el represor Trp, es bacteriano, y la mayoría de la bibliografía sobre aporrepresores procede de estudios en Escherichia coli y especies emparentadas. En organismos eucariotas existen mecanismos de represión dependientes de correpresores, pero suelen implicar complejos con varias proteínas asociadas (correpresores transcripcionales de mayor tamaño, como los que actúan sobre receptores nucleares) en lugar de una única proteína que cambia de forma al unirse a un metabolito pequeño. La distinción no es solo terminológica: cambia también el tipo de experimento necesario para caracterizar cada sistema.

¿Por qué se usa tanto el operón triptófano como ejemplo?

Porque fue uno de los primeros sistemas de represión bien caracterizados a nivel molecular y porque su estructura cristalográfica, resuelta en 1987, permitió ver con detalle atómico cómo la unión del correpresor cambia la forma de la proteína. Pocos ejemplos combinan tanta claridad genética con tanto detalle estructural.

¿Puede un aporrepresor unirse al ADN sin correpresor?

Se une mal y de forma inestable. Los estudios estructurales calculan que la afinidad por el operador aumenta cerca de mil veces en cuanto se acopla el correpresor.

Referencias

1. Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano (NHGRI), NIH. Represor. Glosario de términos genéticos.
2. Cooper GM. Transcription in Prokaryotes. En: The Cell: A Molecular Approach, 2.ª ed. NCBI Bookshelf, National Library of Medicine, NIH.
3. Arvidson DN et al. The tryptophan repressor sequence is highly conserved among the Enterobacteriaceae. Nucleic Acids Research, PMC, National Library of Medicine.
4. Departamento de Genética, Universidad de Granada. Regulación de la expresión génica. Material docente.