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Expresión Genética - Coggle Diagram
Expresión Genética
Definición
Es el proceso por el que la información codificada en un gen se transcribe en uno más ARN funcionales
Niveles de control de la expresión genética
1.- Pre-transcripcional
En la célula eucariota mas claro en su núcleo, el ADN se encuentra enrollado por octámeros de histonas que a su vez forman nucleosomas, esto dificulta o mas bien limita la transcripción que llevan los genes, se necesita que el ADN no este enrollado y este separado de las histonas para que la transcripción pueda llevarse a cabo.
Las enzimas que se encargan de añadir los residuos de acetilo a lisinas en las histonas llevan el nombre de acetiltransferasas.
La unión del factor transcripcional al ADN acepta a una proteína, denominada coactivador, a la región de la cromatina que se destina a la transcripción.
2.-Transcripcional
Control de transcripción
En procariotas
La expresión de los genes esta determinada por
Las condiciones ambientales y la disponibilidad de alimento
Ejemplo:
Las bacterias
Sus genes relacionados con el metabolismo se agrupan en
operones
El operón más estudiado es el operón
Lac de Escherichia coli
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En eucariotas
La transcripción esta controlada por los factores transcripcionales que se unen al promotor
Hay dos tipos de factores transcripcionales
Generales
Se unen al
promotor
junto con la
ARN polimerasa
Específicos
Se unen a
sitios reguladores
pero en genes específicos
Todos los genes tienen una secuencia llamada caja de
TATA
( timina-adenina-timina-adenina)
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Es más compleja en
Factores de transcripción
Estructura de los factores transcripcionales
Hélice - Vuelta-Hélice
La mayoría de proteinas que se unen al ADN tienen este tipo de conformación
Estructura:
2 α-hélice que se unen por una cadena de aminoácidos formando un giro en cada una de las hélices
4 hélices Alfa
La helice 2 y 3 se separan por un giro Beta
Una de las dos hélices se unen al surco mayor del ADN
Ejemplo:
El Represor del operón Lac. Echerichia coli
Hélice-Asa-Hélice
Estructura:
1 α-hélice corta que se conecta por una horquilla con otra α-hélice igual o de mayor tamaño
Forman
homodímeros
o
heterodímeros
Ejemplo:
Factor transcripcional Oct -1
Dedos de cinc
Estructura
: 1 a α-hélice y una β-plegada o
O 2 α-hélice unidas por 1 o más átomos de cinc que simulan la forma de los dedos
Ejemplos:
Receptores de esteroides, glucocorticoides y estrógenos y el factor transcripcional SP1
Zipper de leucinas
Forman dímeros
Generan una unión mas fuerte al ADN
Tienen residuos de Lisina cada 7 o 8 aminoácidos
Unidas por interacciones
hidrofóbicas
Ejemplo:
Factor transcripcional AP-1
Activación de los factores transcripcionales
La actividad de los factores transcripcionales tiene una regulación mayormente dada por modificaciones postranscripcionales, quiere decir que la proteína va a producirse, pero permanecerá inactiva hasta que no reciba una señal para que se active
Transcripción
El factor transcripcional se sintetiza sólo cuando se requiere y se degrada por proteólisis y de esa manera no se acumula.
Unión ligando-receptor.
Un factor requiere de la unión
de un ligando para lograr activarse.
El receptor se encuentra inactivo en el citoplasma. Los esteroides, siendo liposolubles, pasan la membrana celular por difusión simple, se unen a su receptor que esta en el citoplasma de tal manera que lo activa
Fosforilación
Consiste en la adición de un grupo fosfato por una cinasa en aminoácidos, siendo estos la serina o treonina del factor transcripcional.
Formación de complejos
El acoplamiento de algunas proteínas resulta un factor transcripcional activo con la capacidad de poder migrar al núcleo y tener unido al ADN.
Liberación del inhibidor
El factor transcripcional esta inactivado por un inhibidor. Cuando éste es fosforilado tiene un cambio conformacional y este puede liberar un factor transcripcional y posibilita su traslado al núcleo y la unión al ADN.
Factores inducibles
Su sitio de anclaje
Potenciadores (Enhancer)
Pueden actuar como activadores
si estimulan la transcripción de los genes
O como represores si las inhiben
Cada tipo celular tiene su patrón especifico de expresión llamado
expresión célula-especifica
Proteinas como:
TFIIA. TFIIB, TFIID, TFIIE, TFIF, TFIIH, TFII
Ellas trabajan con la ARN polimerasa para la transcripción del gen
Intervienen elementos:
CIS
constituidos por las secuencias en el ADN ( promotor )
TRANS
que son los factores transcripcionales que estan unidos al ADN
4.- Procesamiento del transcrito primario del ARN
5.- Edición del ARN
6.- Transporte del ARNm al citoplasma
7.- Traducción del ARNm
8.- Adicción a grupos químicos a proteinas
9.- Inhibidores de la traducción
La expresion de un gen tiene la posibilidad de cancelarse
Esto sucede si es que existe el caso de que la traduccion de la misma se congela mediante la conexion de proteinas inhibidoras
Ocurre exactamente en la terminación 5´ del ARNm a un paso del sitio de inicio de la tradución
Sin adición la proteína no se convierte en proteína madura y funcional
ADICIONES:
Acetilaciones
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Subunidad del ribosoma reconoce el codón de inicio (AUG).
Búsqueda de escape: Estrategia que produce 2 o más proteínas en su extremo.
Secuencias de nucleótidos: SITIOS INTERNOS.
Complejo de poro
MODIFICACIONES:
*Adición del nucleótido modificado 7 meltilgualnosina en el extremo 5.
Adición de la cola de PoliA en el extremo 3´.
Eliminación de los intrones (splicing).
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Modificación del ARNm
Cambio de citocina por uracilo
Se genera un codón
Se reemplaza por un aminoácido
Altera la permeabilidad
Transcritos primarios
Producir ARNm maduro
Puede procesarse de misma forma
Se produce un splicing alternativo
3.- Atenuación de la transcripción
Procariotas
Expresión inhibida
Terminación prematura
ARN sintetizado
Interactua
ARN polimerasa
Ejemplo en las células infectadas
Existen controles postranscripcionales que se encargan de la regulación genética y hay otros que modulan la expresión genetica durante el proceso de ARN a proteinas
Mecanismos
Mecanismo de Transcripción
Son aquellos que determinan si un gen especifico puede transcribirse y con que frecuencia
Mecanismos de Procesamiento
Son los que determinan la via por la que la transcripción del ARNm primario o pre ARN se va a procesar en ARNm
Mecanismos de Control de la traducción
Para determinar si un ARNm especifico se ha traducido y en que frecuencia
Mecanismos de Control postraduccionales
Para la regulación de la actividad y la estabilidad de las proteinas
10.- Degradación del ARNm
Los ARNm en las celulas bacterianas suelen ser muy distintivas
Teniendo en cuenta esto se podria decir que las celulas con mayor tiempo de vida son las mas eficientes
Los ARNm mas inestables pueden cambiar gracias a un estimulo y asi codificarce completamente revirtiendo su estabilidad
Su media de vida suele ser de muy escasos minutos. En las celulas eucariotas dura 30 minutos el ARNm con mas estabilidad
la media de vida mas larga la lidera β-globina la misma dura 10 horas.
Depende de:
Las señales que actuan en el extremo 3´ donde esta la cola de poli-A
Cola de poli-A
La adición de la misma a un ARNm apenas sintetizado pasa en algunos organismos eucariotas y ocurre en el nucleo. La longitud de esta siempre varia y tiene un promedio de 200 nucleótidos
11.- Interrupción de la traducción
Este procedimiento de concentración de proteinas es automático, Los cambios mas comunes suelen ser el remplazo del marco de lectura este caso es mas repetitivo en los virus
Hay un ultimo procedimiento de control de expresion este se basa en el bloqueo de la transcripción. Se lo conoce como ARN de interferencia
una vez ha sido iniciado debe ser finalizado. Solo en casos excepcionales, el proceso llamado recodificación traduccional puede cambiar el proceso de traducción.
