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Regulación Génica

3 of 6 of my molecular genetics unit. Image Credits: Biology (Campbell) 9th edition, copyright Pearson 2011, & The Internet. Provided under the terms of a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Unported License. By David Knuffke.

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Transcript of Regulación Génica

Regulación de la Expresión Génica
Procariontes
Eucariontes
En los procariontes, la transcripción y traducción ocurren simultaneamente (están "acopladas")

Por tanto la regulación de la expresión genica (y de esa forma su metabolismo) generalmente regulando la transcripción.

La falta de un núcleo hace esto muy eficiente.
Los eucariotas regulan la expresión de genes (y por lo tanto su metabolismo) en cada paso de la síntesis de proteínas desde la pre-transcripción hasta la post-traducción
Se refiere a conjuntos organizados de genes que contribuyen en una ruta metabólica particular.

¡¡¡Sólo en Procariontes!!!

2 maneras importantes:
Inducible
y
Represible
Operon:
Inducible:
Represible:
"Sobre Regulación":
Precursor
Enzima 1
Enzima 2
Enzima 3
-
-
Gen 1
Gen 2
Gen 3
Gen 4
Gen 5
Producto
Inhibición de
la actividad enzimática
Inhibición de la
transcripción
Francois Jacob & Jacques Monod
Premio Nobel: 1965
Para rutas metabólicas que están usualmente bloqueadas.

Ej: El
Operon Lac
(digiere lactosa)
Para rutas metabólicas que usualmente están activadas.

Ej: El
Operon Trp
(sintetiza triptofano)
Cuando la Lactosa está ausente
:
Una proteína represora (fabricada por el gen
LacI
) es capaz de ensamblarse al
operador
(una región del promotor)
La RNA polimerasa no puede transcribir los
genes estructurales
(
LacZ
,
LacY
y
LacA
) que la célula necesita para digerir la lactosa, porque no puede anillarse al promotor.
Así permanece la célula muentras no exista lactosa disponible.
Cuando la lactosa está presente
:
La molécula
inductora
(
alolactosa
, una forma de lactosa) se une a la proteína represora.
Esto cambia la forma de la proteína represora de modo que no se puede unir al promotor.
La RNA polimerasa es capaz de transcribir los genes estructurales que la célula necesita para poder digerir la lactosa.
Así es como las cosas permanecen en la célula hasta que se digiere la lactosa
¿Qué tipo de feedback?
Cuando el triptófano está ausente
:
La proteína represora (producida por el gen
TrpR
) es incapaz de unirse al operador.
La RNA polimerasa puede transcribir los genes estructurales (
TrpE
,
TrpD
,
TrpC
,
TrpB
, y
TrpA
) para que la célula sea capaz de sintetizar triptófano.
Así es como las cosas permanecen en la célula, siempre y cuando no hay triptófano presente .
Cuando el triptofano está presente
:
La molécula
correpresora
(triptófano) se une a la proteína represora.
Esto cambia la forma de la proteína represora de modo que se puede unir al promotor.
La RNA polimerasa no puede transcribir los genes estructurales que la célula utiliza para sintetizar triptófano.
Así es como las cosas permanecen en la célula hasta que el triptófano ya no está presente.
¿Qué tipo de feedback?
Una forma de incrementar la tasa de transcripción en un operón

Ej: El sistema
CAP/cAMP
Cuando hay lactosa y la glucosa es poca
:
Si la glucosa baja significa un aumentoen la cantidad de
AMP cíclico
(
cAMP
)
AMPc se une a la
Proteína Activadora Catabólica
(
CAP
), activándola.
El complejo
cAMP / CAP
activado aumenta la tasa de transcripción del operón lac (~100 operones mas), aumentando la tasa de transcripción varias veces.
Cuando la glucosa y la lactosa están presentes
:
El nivel normal de glucosa significa que la cantidad de AMP cíclico (cAMP) es bajo
cAMP no se une a la CAP
CAP está inactiva.
Muy pocas transcripciones de genes estructurales lac se producen.
¿Qué tipo de feedback?
¿Cuál es la logica?
¿Cuál es la logica?
¿Cuál es la logica?
Niveles de Control
1.Acceso al DNA
2.Pre-Transcripción
3.Post-Transcripción
4.Pre-Traducción
5.Post-Traducción
El desacoplamiento
de la transcripción

y

traducción

permite más
puntos de
control
Solo se mantienen accesibles los genes necesarios.
En eucariotas, el ADN esta "enrollado" en torno a las proteínas
histonas
.

La adición de
grupos acetilo
(
-CH2CH3
) a las histonas hace que se vuelvan menos compactas, lo que permite el acceso al DNA.

Heterocromatina
: DNA más apretado, no está disponible para la transcripción.

Eucromatina
: DNA menos apretado, disponible para la transcripción.

Dato curioso: los patrones de acetilación de histonas parece ser hereditarios. Epigenética nuevamente!
Investigaciones recientes muestran que, incluso en la interfase, los cromosomas "sueltos" ocupan regiones nucleares distintas.

"
Fábricas de transcripción
": espacios donde las regiones activas de diferentes cromosomas en interfase del núcleo. Puede asociarse a funciones comunes.

Esto implica miles de fábricas de transcripción en cualquier núcleo
Todos los actores deben estar presente para iniciar la función.
Los genes eucariotas interactúan con muchos elementos reguladores "
aguas arriba
". Estas son secuencias de DNA que preceden una unidad de transcripción, que necesitan tener proteínas específicas presentes para que la RNA polimerasa pueda iniciar la transcripción.
Las proteínas mediadoras de la RNA Polimerasa se conocen como "
Factores de Transcription
":
El control de la disponibilidad de factores de transcripción es una de las principales formas que las células de un organismo multicelular logran la "
expresión diferencial de genes
", que a su vez permite que las células "se
diferencien
" para servir a diferentes funciones en el organismo.

¡Esto es crucial!
Tantas opciones conducen a tantos resultados.
Después de la transcripción,
CAP 5 '
y la
poliadenilación 3'
son necesarios para que el RNAm eucariota permanezca funcional y sea transportado al citoplasma para la traducción.
"
Corte y ensamblaje alternativo
" de los exones permite múltiples productos génicos funcionales (o no funcionales) hechos de una única transcripción primaria.

Aproximadamente entre un 75% hasta 100% de los genes humanos con múltiples exones probablemente sufren corte y ensamblaje alternativo.

Como ejemplo: el gen de la troponina T que produce 2 secuencias de RNAm diferentes para producir 2 productos genéticos diferentes.

Otro caso: Un gen Drosophila que tiene suficientes exones para producir 19.000 transcripciones diferentes.
Queda mucho por descubrir
RNA de Interferencia (
RNAi
):
Mediada por un grupo de moléculas de
RNAs pequeños
("
micro RNA
" o
miRNA
).

Los miRNAs se producen después de la transcripción por división en múltiples fragmentos gracias a una proteína "
dicer
".

El complejo miRNAs con proteínas.

Cualquier RNAm con una secuencia complementaria a un miRNA se "
etiqueta
" con el complejo miRNA / proteína.

Las moléculas de miRNA etiquetados no se traducen.

Premio Nobel: 2006
No dejar proteínas innecesarias sueltas alrededor.
La
ubiquitina
(una proteína muy abundante en todas las células eucariotas es "omnipresente"), etiquetará proteínas innecesarias para ser transportadas a un
proteasoma
. Dentro del proteasoma, la proteína se descompone.
Premio Nobel: 2004
Proteosomas son abundantes en células eucarioticas (¿Por qué?)
La Gran Pregunta
Asegúrese que puede:
Poliribosomas demostrando el acople de la transcripción y traducción en procariontes:
Control del metabolismo en Procariontes por medio de la regulación de la transcripción:
Investigaciones recientes han descubierto muchas formas de RNA "no codificantes" en las células (ncRNA).










Veamos un ejemplo activo en la regulación de la expresión génica después de la transcripción y previo a la traducción.
"Lista de RNAs" en Wikipedia
(Oct. 2013):
RNAs codificados
¿Cómo se controla la expresión génica?
Explicar la estructura y la función de todos los sistemas de control de la expresión descritas.

Comparar y contrastar los sistemas de control de la expresión utilizados en células procariotas y eucariotas.

Relacionar los sistemas de control de la expresión procariotas con los mecanismos de organización celular y de retroalimentación.

Relacionar los sistemas de control de la expresión eucariotas para la organización celular y el desacoplamiento de la transcripción y la traducción.
RNAi
Full transcript