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 Positiva2. Regulación Negativa
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
• 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. T
asa
de e
xpre
si
ó n G
é nica
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. T
asa
de e
xpre
si
ó n G
é nica
Tiempo
Recuperación
Señal Señal
Señal Señal
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.
Tas
a de
exp
resi
ó n G
é nica
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 policistrónicoUn 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:
3.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.
5. 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.
• Proteína reguladora: proteína codificada por el gen regulador. Está proteína se une a la región del operador.
9. 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)
Proteína Represora (inactiva)
Correpresor
Triptófano
Operador
Proteína Represora (inactiva)
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:
Hélicegirihélice
Dedo de zinc
Cierre de leucina
Contenido de Biología Celular y molecular.
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Tecnología Médica
Prof. TM. Paulina Fernández Garcés.
Regulación de la Expresión Génica