Proteína activadora de catabolitos (CAP): Un Regulador Activador
Así como el operón trp está regulado negativamente por las moléculas de triptófano, hay proteínas que se unen a las secuencias del operador que actúan como un regulador positivo para encender los genes y activarlos. Por ejemplo, cuando la glucosa escasea, la bacteria E. coli puede recurrir a otras fuentes de azúcar como combustible. Para ello, deben transcribirse nuevos genes para procesar estos genes alternativos. Este tipo de proceso puede verse en el operón lac, que se activa en presencia de lactosa y en ausencia de glucosa.
Cuando los niveles de glucosa descienden, el AMP cíclico (cAMP) comienza a acumularse en la célula. La molécula de AMPc es una molécula de señalización que interviene en el metabolismo de la glucosa y la energía en E. coli. Cuando los niveles de glucosa disminuyen en la célula, el AMPc acumulado se une a la proteína activadora de catabolitos (CAP), un regulador positivo que se une a los promotores de los operones que controlan el procesamiento de azúcares alternativos, como el operón lac. La CAP ayuda a la producción en ausencia de glucosa. La CAP es un activador transcripcional que existe como un homodímero en solución, con cada subunidad que comprende un dominio de unión al ligando en el N-terminal, que también es responsable de la dimerización de la proteína y un dominio de unión al ADN en el C-terminal. Dos moléculas de AMPc se unen a la CAP dimérica con cooperatividad negativa y funcionan como efectores alostéricos aumentando la afinidad de la proteína por el ADN. La CAP tiene una estructura característica de hélice-giro-hélice que le permite unirse a los sucesivos surcos principales del ADN. Esto abre la molécula de ADN, permitiendo que la ARN polimerasa se una y transcriba los genes implicados en el catabolismo de la lactosa. Cuando el AMPc se une a la CAP, el complejo se une a la región promotora de los genes necesarios para utilizar las fuentes alternativas de azúcar. En estos operones, un sitio de unión a la CAP se encuentra aguas arriba del sitio de unión a la ARN-polimerasa en el promotor. Esto aumenta la capacidad de unión de la ARN polimerasa a la región promotora y la transcripción de los genes. Dado que el AMPc-CAP es necesario para la transcripción del operón lac, este requisito refleja la mayor sencillez con la que se puede metabolizar la glucosa en comparación con la lactosa.
