clase 26 inducción y represón génica
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Universidad San Sebastián Facultad de Ciencias de la Salud
Tecnología Médica
Prof. TM. Paulina Fernández Garcés.
Regulación de la Expresión Génica
Dado que la traducción es un proceso muy complejo y vital, no parece
extraño que constituya un lugar predilecto de los antibióticos.
La maquinaria de traducción de los eucariontes difiere lo suficiente de
la de los procariontes, es por ello que los antibióticos pueden utilizarse
sin peligro para el ser humano.
USO DE ANTIBIÓTICOS
Un GEN se define como la unidad mínima de información genética, constituye
el fragmento más pequeño de una molécula de DNA que posee información
completa para un carácter determinado.
En eucariotas es frecuente que un gen esté constituido por varios fragmentos
de DNA separados por secuencias sin sentido que no codifican ninguna
proteína.
Secuencias con sentido que codifican para una proteína.
Secuencias sin sentido que no codifican para proteínas
Los organismos se adaptan a los cambios ambientales mediante la alteración
de la expresión génica, por lo general involucra la interacción de proteínas de
unión específicas con varias regiones del ADN, en la vecindad inmediata del
sitio de inicio de la transcripción.
También se usan para el control de la expresión génica procesos como:
* Potenciación o represión
* Regulación por medio de hormonas, metales pesados y agentes
químicos
* Ampliación genética
* Reordenamiento genético.
* Modificaciones posteriores a la traducción y estabilización del
RNA.
Existen dos tipos de regulación genética:
1. Regulación Positiva
2. Regulación Negativa
Regulación Negativa Regulación Positiva
Regulador presente Disminuida Aumentada
Regulador ausente Aumentada Disminuida
EFECTOS DE LA REGULACIÓN POSITIVA Y NEGATIVA
SOPBRE LE EXPRESIÓN GÉNICA
Tasas de expresión Génica
El elemento que media la regulación negativa se denomina: regulador
negativo o represor.
En la regulación positiva es un activador.
Un doble negativo: tiene el efecto de actuar como positivo.
Muchos sistemas reguladores que parecen se inducidos están
desreprimidos a nivel molecular.
RESPUESTAS TEMPORALES A UNA SEÑAL REGULATORIA
1. Respuesta tipo A: caracterizada por un
aumento de la tasa de expresión génica
que depende de la presencia continua de
la señal inductora. Esta respuesta se
encuentra generalmente en las células
procariotas, en respuesta a un cambio
repentino de la concentración intracelular
de nutrientes.
Ta
sa
de
exp
resió
n G
én
ica
Tiempo
2. Respuesta tipo B: Elevada tasa de
expresión génica que es temporal, aun
con la presencia continua de la señal
reguladora. Después que ha finalizado
esta señal, y se ha permitido la
recuperación de la célula se observa una
segunda respuesta temporal a una señal
reguladora subsecuente. Ta
sa
de
exp
resió
n G
én
ica
Tiempo
Recuperación
Señal Señal
SeñalSeñal
3. Respuesta tipo C: Se observa en
presencia de una señal reguladora, como
una tasa elevada de expresión génica
que persiste de Manera indefinida, aùn
después de la terminación de la señal.
Ésta actúa como un disparador en este
ptraón.
Ta
sa
de
exp
resió
n G
én
ica
Tiempo
Algunas características de la expresión génica en
procariotas son únicas.
En estos organismos los genes involucrados en una vía metabólica con frecuencia se
presentan en un arreglo conocido como operon lac.
Un operon puede estar regulado por un sólo promotor o región reguladora.
El cistrón es una unidad génica que codifica para la estructura de la subunidad de una
molécula de proteína.
Un ARN que codifica para más de una proteína se denomina ARNm policistrónico
Un gen inducible es aquel cuya expresión aumenta en respuesta a un inductor o a un
activador.
Expresión constitutiva, significa que los genes se expresan con una taza
razonablemente constante
Señal
La regulación de la expresión del gen se realiza por dos mecanismos:
* INDUCCIÓN
* REPRESIÓN
En los procariontes solo una proporción de los genes de las células se expresa.
En los eucariontes existe también la restricción ciertos genes sólo se
expresaran en algunas etapas del crecimiento o en células de un tejido u órgano
particular
El ejemplo clásico de la regulación de la expresión genética en procariontes
es el control de los genes que intervienen en la utilización de la lactosa por la
bacteria E.coli : OPERON LAC.
Grupo de genes estructurales cuya expresión está regulada por los mismos elementos de control
(promotor y operador) y genes reguladores.
Los principales elementos que constituyen un operón son los siguientes:
1. Los genes estructurales: llevan información para polipéptidos. Se trata de
los genes cuya expresión está regulada. Los operones bacterianos suelen
contener varios genes estructurales, son poligénicos o policistrónicos. Los
operones eucarióticos suelen contener un sólo gen estructural siendo
monocistrónicos.
2. El promotor (P): Elemento de control. Región del ADN con una secuencia
que es reconocida por la ARN polimerasa.
3. El operador (O): (induce o inhibe la trascripción), se trata de otro
elemento de control que es una región del ADN con una secuencia que es
reconocida por la proteína reguladora. El operador se sitúa entre la región
promotora y los genes estructurales. Abreviadamente se le designa por la
letra O.
4. El gen regulador (i): (controla al gen operador).- Secuencia de ADN que
codifica para la proteína reguladora que reconoce la secuencia de la
región del operador. El gen regulador está cerca de los genes
estructurales del operón pero no está inmediatamente al lado.
5. Proteína reguladora: proteína codificada por el gen regulador. Está
proteína se une a la región del operador.
6. Inductor: sustrato o compuesto cuya presencia induce la expresión de los
genes
OPERON TRIPTÓFANO
Codifica las 5 enzimas que se requieren para sintetizar el aminoácido.
La expresión de este operón es regulada por el nivel de triptófano en la
célula, por lo tanto, la presencia del aminoácido reprime la síntesis de las 5
enzimas.
Es un mecanismo regulador por represión enzimática, observado también en la
síntesis de otros aminoácidos, en la de moléculas precursoras de ácidos
nucleicos.
Gen
inhibidor
Proteína
Represora
(inactiva)
Correpresor
Triptófano
Operador
Correpresor
Bloqueo de la asociación de ARN
polimerasa con el
promotor….detención de la
actividad del operón.
Además existe un segundo mecanismo de regulación. Éste aborta la síntesis
del ARNm policistrónico y también depende de la cantidad de triptofano en la
célula.
Así, la terminación de la transcripción se produce prematuramente cuando el
aminoácido se encuentra en cantidades suficientes.
Reordenamiento de la Cromatina en la Expresión de Eucariontes
Grandes porciones de cromatina son transcripcionalmente inactivas, otras son activas o
potencialmente activas.
El desarrollo de órganos especializados, tejidos células y su función en el organismo
intacto, dependen de la expresión diferencial de los genes.
La acetilación o desacetilación de las histonas es un determinante de la actividad génica.
La metilación de los residuos de dexosicitidina, puede efectuar grandes cambios en la
cromatina que evitan sus transcripción activa.
OTRAS FORMAS DE REGULACIÓN
Elementos de ADN potencian no reprimen la transcripción de los genes de eucariotas
Existen elementos potenciadores , que corresponden a ciertos elementos del ADN que
facilitan o potencian la iniciación del promotor.
Son inespecíficos y pueden estimular cualquierpromotor en la vecindad.
Estos elementos difieren del promotor en:
- Pueden ejercer influencia positiva sobre la transcripción separados del
promotor
- Funcionan orientados en cualquier dirección 5’ ó 3’.
OTRAS FORMAS DE REGULACIÓN
¿Por qué algunos genes están disponibles para la transcripción en
una determinada célula y otros no lo están?
¿Cómo se impide que se desencadene la transcripción al azar?
•Arreglos de la cromatina. Formación de una estructura entre la
cromatina y la matriz nuclear u otras entidades físicas.
• Algunas regiones están controladas por elementos complejos
del ADN: Regiones de control del locus (LCR).
•Aislantes, estos evitan la acción de un potenciador sobre un
promotor en el otro lado de un aislante que se localiza en otro
dominio de transcripción.
PROTEÍNAS REGULADORAS DEL ADN
La especificidad involucrada en el control de la transcripción requiere que las
proteínas reguladoras se una con alta afinidad, en la región correcta del ADN.
Tres motivos se consideran para muchas de estas interacciones:
Hélice-giri-hélice
Dedo de zinc
Cierre de leucina
Contenido de Biología Celular y
molecular.
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