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Control y regulación de la expresión genética y Tipos de RNA, Los…
Control y regulación de la expresión genética y Tipos de RNA
Las células de un organismo multicelular son distintas porque sintetizan diferentes ARNm y, por ende, diferentes proteínas a partir del mismo genoma.
Expresión Génica
Proceso mediante el cual la información codificada en un gen se transcribe en uno o varios ARN funcionales.
Se inicia con el proceso de transcripción controlado por proteínas.
Factores Transcripcionales
Reconoce una secuencia específica y se requieren para el encendido y apagado de los genes.
Inducibles
Actúa como activadores, si estimulan la transcripción de los genes, o como represores, si la inhiben.
Las proteínas, TFIIA, TFIIB, TFIID, TFIIE, TFIIF, TFIIH y TFII, se ensamblan de forma coordinada en el promotor de los genes y aisten la unión y acción de la ARN polimerasa.
Estructura
Hélice-Asa-Hélice
Dedos de Cinc
Hélice-Vuelta-Hélice
Zipper de Leucinas
Activación
La proteína se produce pero permanece inactiva hasta que no recibe una señal de activación.
Mecanismos que lo pueden activar
Formación de complejos
Unión ligando-receptor
Liberación del inhibidor
Transcripción
Fosforilación
Niveles de control
Transporte del ARNm al citoplasma
Traducción del ARNm
Procesamiento del tránscrito primario de ARN
Degradación del ARNm
Transcripción
Eucariotes
General
Comunes a todos los genes, que se unen al promotor junto con la ARN polimerasa.
Específico
Se unen a sitios reguladores en genes específicos.
Procariotes
Determina por las condiciones ambientales en las que se encuentran la disponibilidad de alimento como uno de los factores más importantes.
Modificaciones postraduccionales
Pretranscripción
El ADN se encuentra enrollado alrededor de octámeros de histonas para formar los nucleosomas, lo que impide la transcripción de los genes; es necesario que el ADN se desenrrolle y se separe de las histonas para que pueda llevarse a cabo la transcripción.
Regulación mediante potenciadores (enhancer)
Sirve como sitio de anclaje de factores transcripcionales inducibles.
Tipos de mecanismo por el cual puede ser regulada la expresión de un gen.
Atenuación de la transcripción
El ARN naciente adquiere una conformación especial que impide que la ARN pol continúe su síntesis
Núcleo
Procesamiento del ARN
Eliminación diferncial de itrones y conservación de exonas
Transcripción
Unión de factores transcripcionales al ADN
Edición del ARN
Modificación de una o más bases en un ARNm maduro
Pre-transcripcional
Acetilación de histonas
Transporte del ARN
Por señales específicas el ARN es exportado al citoplasma
De núcleo a citoplasma
Pre-transcripcional
Metilación de histona 13
Transporte del ARN
El péptido señal induce el transporte del ARN al RER para la síntesis de proteínas de exportación
Adición de grupos químicos a proteínas
Formación de proteínas compuestas
Traducción
Reconocimiento de secuencias específicas en el ARNm por factores de traducción
Inhibidores de la traducción
Unión de proteínas compuestas
Interrupción de la traducción
Modificación del marco de lectura que genera un codón de paro prematuro.
Citoplasma
Degradación de ARNm
Eliminación de la cola de poli A.
Sitios de DNA implicados en la regulación de la transcripción
PEPCK es una de las enzimas clave de la gluconeogénesis, la enzima se sintetiza en el hígado cuando los niveles de glucosa son bajos.
El nivel de síntesis de mRNA PEPCK está controlado por una variedad de diferentes factores de transcripción.
La caja
TATA
determina el sitio de inicio de la transcripción, las cajas
CAAT
y
GC
son dos de las muchas secuencias que regulan la frecuencia con la que la
RNA polimerasa II
inicia la transcripción.
Sitios en el genoma en el que interactúan con un factor de transcripción particular
Mapeo de deleción:
Se preparan moléculas de DNA que contienen deleciones de varias partes del promotor del gen.
Huella de DNA:
Se aísla la cromatina y con enzimas que digieren DNA se digiere esta, una vez hecho esto se elimina la proteína unida y se identifican las secuencias de DNA protegidas.
Análisis de localización del genoma completo:
Monitorea de manera simultánea todos los sitios dentro del genoma que están unidos por un factor de transcripción mediante un proceso de inmunoprecipitación de la cromatina.
Represión transcripcional
Tipos de represión transcripcional
Metilación del DNA:
Los grupos metilo se agregan al DNA mediante una familia de enzimas llamadas DNA metiltransferasas codificadas en los humanos por genes DNMT.
Esta modificación química sirve como una marca epigenética que permite que determinadas regiones del DNA sean identificadas y utilizadas de forma diferente a otras regiones.
Impronta genómica:
Fenómeno genético por el que ciertos genes son expresados de un modo específico que depende del sexo del progenitor.
los genes se imprimen como resultado de la metilación selectiva del DNA de ciertas regiones que controlan la expresión de los alelos masculino o femenino.
RNA largos no codificantes (lncRNA):
Molécula de ARN funcional, que no se traduce en una proteína. Los IncRNA sirven como moléculas específicas de secuencia.
Los
lncRNA
pueden actuar como andamios para mantener complejos de proteínas en estrecha asociación con sitios blanco específicos en el genoma.
La activación transcripcional se asocia con cambios en el estado o posición de los nucleosomas en una región particular de la cromatina.
Papel de los microRNA en el control transduccional
Los miRNA son importantes reguladores de casi todos los procesos biológicos, actúan principalmente uniéndose a sitios en la UTR 3´ de sus mRNA blanco.
Mecanismos de los microRNA
1.
Cuando se introduce un miRNA particular en una población de células, los mRNA que poseen sitios de unión para ese miRNA disminuyen en número.
2.
Un cuerpo de evidencia también sugiere que los miRNA pueden actuar inhibiendo la traducción de mRNA.
3.
los miRNA pueden reclutar proteasas que degraden las proteínas nacientes durante la traducción.
Control postransduccional: Determinación de la estabilidad de la proteína
La degradación de las proteínas celulares se lleva a cabo dentro de máquinas huecas , cilíndricas, que degradan las proteínas, llamadas
proteasomas
Los
proteosomas
digieren proteínas que han sido específicamente seleccionadas y marcadas su destrucción.
La
ubiquitina
es una proteína pequeña, altamente conservada, con varias funciones en diversos procesos celulares.
Una sola
ubiquitina
unida funciona sobre todo como una señal de clasificación.
Cuando el DNA se replica, las histonas asociadas con el DNA como parte de los nucleosomas se distribuye de manera aleatoria a las células hijas junto con las moléculas de DNA.
El control de la transcripción esta orquestado por un gran numero de proteínas, llamadas factores de transcripción.
Los mecanismo de control de traducción determinan si un mRNA en particular se traduce realmente con que frecuencia y durante cuanto tiempo.
Los mecanismos de control de la transcripción determinan si un gen particular puede transcribirse, y de ser asi con que frecuencia.
Los mecanismos de control postraduccionales regulan la actividad y la estabilidad de las proteinas.
