control de expresiÓn gÉnica
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CONTROL DE
EXPRESIÓN GÉNICA
UNIVERSIDAD COLEGIO MAYOR DE CUNDINAMARCAFACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD
PROGRAMA DE BACTERIOLOGIA Y LABORATORIO CLINICOBIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR
BOGOTÁ, COLOMBIA2009
CONTROL DE EXPRESIÓN GÉNICA
Ana María Bravo OrregoDiana Carolina Díaz Jiménez
Juan Camilo Martínez PuentesMaría Lucia Rodríguez López
Camilo Andrés Roldán Hernández
PRE - CONCEPTOS-ARNm
-ARNt
-ARNr
-Transcripción
- Traducción
-Splicing
¿QUE ES CONTROL DE EXPRESIÓN GENICA?
Fenómeno que incluye la transcripción de un gen en ARNm y su posterior traducción a proteína.
Es la capacidad de un gen para producir una proteína biológicamente activa.
Interviene en el control de la síntesis de proteínas.
CONTROL DE EXPRESIÓN GENICA
Las procariotas solo sintetizan las proteínas que la célula necesita, y no aquellas que no van a utilizarse, ayudando al ahorro energético.
Las señales metabólicas regulan la expresión génica de un gran numero de genes de los microorganismos procariotas.
EN PROCARIOTAS
ESTRUCTURA DEL ADN EN PROCARIOTAS
LA CELULA PROCARIOTApor
Señales metabólicas
Regula su expresión génica
Se lleva a cabo en
La transcripción La traducción
Genes regulables
Pueden dejar de transcribir genes
Genes constitutivo
s
Expresan genes de manera constante Siempre se transcribenCodifican para sintetizar proteínas
Se bloquea al ARNm para que no haya síntesis
proteica
CONTROL TRANSCRIPCIONAL
Son controlados
Por proteínas reguladoras que son sintetizadas por el gen regulador (i) que responden a señales concretas
ACTIVADORAS
REPRESORAS
Al unirse al ADN, estimulan la transcripción
de los genes.
Ejerciendo
Un control positivo
Al unirse al ADN, disminuyen la transcripción de los genes
Ejerciendo
Un control negativo
Los genes regulables o estructurales
Estas proteínas pueden ser
Los genes regulables
o estructuralesUnidades de transcripción
Son
Que estáncontrolados por
SECUENCIAS ADYACENTESGen regulador (i)
Genes estructurales
OPERÓN
En unidad con
Promotor Operador
Que se encuentran en
ESTRUCTURA DEL OPERÓN LACTOSA
FUENTE: http://www.ucm.es/info/genetica/grupod/Operon/Operon.htm
CONTROL POSITIVO:DEL OPERON LACTOSA
FUENTE: http://www.ucm.es/info/genetica/grupod/Operon/Operon.htm
CONTROL NEGATIVO:
FUENTE: http://www.ucm.es/info/genetica/grupod/Operon/Operon.htm
DEL OPERON LACTOSA
CONTROL DE LA SINTESISDEL ARNr POR
AMINOACIDOS
AMINOACIL- ARNt
Genes ARNr
ARN polimerasa
ADNpreARNr
ARN 5S ARNr 16S ARNr 23SSINTESIS DE ARN ribosomal
CONCENTRACIÓN DE AMINOACIDOS
Estim
ula
AMINOACIDOS
AMINOACIL- ARNt
ARNt libre
ppGpp
Ingresa a los ribosomasy por medio
Factor de Respuesta Estricta
FRE
disminuye
La afinidad de la ARN polimerasa
porLos
promotores de los genes
de ARNrinhibiendo
La síntesis del ARNr
GTP ATP
CONTROL TRADUCCIONAL
Proteínas ribosomalesARNr
RIBOSOMAS
Proteínas ribosomales
ARNm Polisistrónico
Impide la traducción del RIBOSOMA
En presencia de Aminoácidos
DE LA SÍNTESIS DE PROTEÍNAS RIBOSOMALES
Ausencia de Aminoácidos
SE PRODUCE SÍNTESIS
DISMINUYE LA SÍNTESIS
ARNr
EN EUCARIOTASCONTROL DE EXPRESIÓN
GENICA
Células de un organismo pluricelular
Ser HumanoInformación
genética
Organizada en 30.000 genes
Todas las células poseen la misma información
genética
PROTEINAS ESPECIFICAS
PROTEINAS CONSTRUCTIVAS O
DOMESTICAS
De tejidos o células determinados Se sintetizan en todos los tipos
de células
Sintetizan como
LA CELULA EUCARIOTA
Su síntesis varia de una célula a otra
Depende de la necesidad proteica
Su producción es modulada en algunas células en un periodo
muy corto
CONTROL TEMPORAL DE LA EXPRESIÓN GENICA
Diferentes señales
responde
NutricionalesAmbientalesComunicadores intercelulares
HormonasNeurotransmisoresFactores de crecimiento
CONTROL PRETRANSCRIPCIONAL
Proteínas eucariotas
Aumento de concentración de proteínas en la célula
Aumento de ARNm
Aumento de la transcripción del
gen
Dependen de otros factores
Estructura de la cromatina Grado de metilación
del ADN
NIVEL PRETRANSCRIPCIONA
L O CONTROL EPIGENETICO
GENES ACTIVOS
Están empaquetados en CROMATINA ACTIVA
GENES QUE NO SE TRANSCRIBEN
Empaquetados en HETEROCROMATINA
Estructura cromatínica de regiones
génicas no es permanente
REMODELADO DE LA CROMATINA
Sobre la estructura del nucleosoma
Cambio de la relación ADN- NUCLEOSOMA
Desensamblado parcial y reversible de los
nucleosomas
PASOS DE LA PRE-
TRANSCRIPCION1- POSICIÓN DE LOS NUCLEOSOMAS
Los nucleosomas exponen los promotores del DNA
Orientándolos hacia la superficie externa
2. RETIRADO DE LOS NUCLEOSOMAS
Se requiere de la liberación de
histonas
Desplazamiento de las nucleasas
Proteínas + hidrólisis de ATP
3. AVANCE COMPATIBLE CON LA PRESENCIA DE NUCLEOSOMAS
La RNA polimerasa transcribe, realizando un desensamblado reversible y por tanto parcial de los
nucleosomas
2. RETIRADO DE LOS NUCLEOSOMAS
3. AVANCE COMPATIBLE CON LA PRESENCIA DE NUCLEOSOMAS
Dependen de
Desacetilación de las histonas
Enzimas desacetilasas de histonas (HDAC)
Desplaza el grupo acetilo, para que las histonas reducen su
carga +
GEN INACTIVO
Acetilación de las histonas
Por medio de las enzimas ACETILTRANSFERASA DE
HISTONAS (HAT)
Unen un grupo acetilo al extremo amino terminal
de la Lisina
Reduce la carga + de la Histona, por lo tanto
disminuye la interacción con el ADN
GEN ACTIVO
Metilación del gen
Se realiza en los extremos 5’ de los
genes
Estos genes son ricos en di-
nucleótidos C- G
Enzima metiltransferasa une un grupo CH3 a los
islotes C- G
Inactiva el gen para que no se transcriba
CONTROL DE TRANSCRIPCION
PROMOTOR: Región reguladora
FACTORES TRANS
MISMA MOLECULA DE ADN CUYA EXPRESION
REGULAN
PROTEINAS CODIFICADAS POR GENES QUE ESTAN ALEJADOS Y
NO RELACIONADOS CON EL GEN QUE REGULAN
ESPECIALIZAN LAS RNA polimerasas
GENES DE LAS CLASES
I, II y III
DIF.
Se encuentranson
FACTORES DE INICIO DE LA TRANSCRIPCION
FACTORES CIS
ESPECIALIZACION DEL RNApol
POLIMERASA (ENZIMA)
GENES QUE TRANSCRIB
E(DNA)
PRODUCTO GENICO(RNA o PROTENA)
PROMOTORES
(DNA)
FACTORES DE TRANSCRIPCIÓN
(PROTEINAS)
RNApol - I De clase I rRNAs 28srRNAs 18s rRNAs 5srRNAs 8s
De clase I TFI
RNApol - II De clase II ProteínassnRNAs
De clase II TFII
RNApol - III De clase III
tRNAsrRNA–5s
RNAs pequeños
De clase III TFIII
Interaccionan con la ARN polimerasa II
Son aquellos
Según su unión a los tres tipos de secuencias o
elementos promotores
Se clasifican
En
GENERALES PROXIMALES INDUCIBLES
Reconocen los elementos basales
Reconocen los elementos proximales
Reconocen los elementos distales
FACTORES DE TRANSCRIPCION CLASE II (TFII)
TF II GENERALES
Proteínas que promueven la formación de un punto de inicio
y la fijación del mismo.
Son
Activan a la enzima para que comience a sintetizar ARN.
Pueden ser
TF II D TF II H
Por tanto
Especifica para la caja TATA, determinando la distancia a la
cual debe actuar la ARN polimerasa.
Una molécula TBP que
reconoce la secuencia promotora
TAF: Factores
asociados a TBP
Posee doble actividad enzimática
HELICASAQUINASA
Separación de las
hebras de ADN
Fosforila el extremo C terminal de la ARNpol II, cambiando su forma e
induce el inicio del desplazamiento sobre el
ADN
Se compone
PROXIMALES
Aumentan la eficiencia de la función del complejo de inicio
En unión con las TFs generales controlan
los genes constitutivos,
domésticos o caseros.
INDUCIBLESRegulan la
transcripción de acuerdo con sus
promotores (potencializadores o
silenciadores).
Se activan en momentos específicos
o en tejidos particulares .
PROMOTORES DE LOS GENES CLASE II
SECUENCIAS O ELEMENTOS
BASALES
SECUENCIAS O ELEMENTOS PROXIMALES
SECUENCIAS O ELEMENTOS
DISTALES
Definen el punto de inicio de la transcripción
Apoya a la secuencia basal
Alejados del punto de origen
-30 corriente arriba
Caja TATA
Secuencia iniciadora Inr Situada entre
-3 y 5
Posición -30 y -200 corriente arriba
Caja CG: -50 y -100
CATT:-75
Determina la frecuencia con la que se produce el inicio de
la TRANSCRIPCION
Activar o inhibir la transcripción
POTENCIADORES O ENHARCES
INHIBIDORES O SILENCERS
CONTROL TRADUCCIONALMediado por proteínas
represoras de la traducción.
MicroARN no codificante
Bloqueo con proteínas represoras
Poliadenilación controlada
Un ARN corto con20 a 25 bases que
se unen a RITS
Transcripción Traducción
Modifica la cromatina
de los genes diana
Dirige a los ARN
homólogos
Secuencias especÍficas del ARNm
Al sitio 3’ no
codificante del ARNm
Responsables de la
localización del ARNm
Traducción
Los ARNm se almacenan sin traducir con pequeñas
cadenas de poli A
Se traducen por el alargamiento de sus colas de
poli A
Es
Actúa en
Sobre
CONTROL POSTRANSCRIPCIONAL
ARNm
Se ejerce sobre
SEÑAL DE POLIADENILACIO
NSPLICINGMISMO TRANSCRITO 1rio.
FORMA DIFERENTES ARNm
A partir de
Extremo C terminal del
ARN 3’
Formación de varias proteínas en
común pero con diferentes funciones
Diferencia de exones
terminales alternativos
FORMACION DE DIFERENTES
poli A
¡GRACIAS POR SU
ATENCIÓN
GLOSARIO
OPERÓNConjunto de genes estructurales
procarioticos que se transcriben como una unidad y sus secuencias
reguladoras correspondientes.
OPERADORSecuencia de ADN adyacente a un gen
procaritico que permite que una proteína represora controle la trascripción de ese gen ( y a menudo, también en un grupo
de genes consecutivos)
PROMOTORParte o secuencia de un gen por
donde se une la polimerasa de ARN para que comience la transcripción.
REGULONConjunto de genes no adyacentes que se regulan por un mecanismo
común.
CORREPRESORProteína o molécula que
interacciona con el represor para que este ejerza su función
promotora
EPIGENÉTICOProceso de modificación de la
expresión genética por medio de cambios heredables pero irreversibles, el patrón de metilación del ADN o en la estructura de la cromatina
NUCLEOSOMASub unidad de cromatina compuesta por un núcleo de proteínas histonas, rodeados alrededor por 146 pares de
bases de ADN
FACTORES DE TRANSCRIPCIÓN O FACTORES TRANS
Son proteínas que interactúan específicamente como secuencias cortas concretas de ADN (en la
zona promotora) o elementos cis, así como con otros factores proteicos y con la ARN polimerasa
correspondiente.
