Unidad 14 Regulación Génica

Dr. Jesús R. Cedeño M. : 

Dr. Jesús R. Cedeño M. Bibliografía Recomendada: Nelson & Cox: Principios de Bioquímica de Lehninger, 4ª Ed. Unidad 14: Regulación de la Expresión Génica Contenido Programático Fundamentos de la regulación génica Regulación Génica Procariota Operón lac Operón trp Regulación Génica Eucariota

Fundamentos de la regulación génica : 

Fundamentos de la regulación génica Sección 1

Regulación de la Expresión Génica : 

Regulación de la Expresión Génica La expresión de los genes es selectiva Humanos poseen alrededor de 35.000 genes; ninguna célula expresa todos La expresión tiene intensidad variable Gran abundancia: Ribulosa-5-fosfato carboxilasa/oxigenasa Cantidad mínima: enzimas de la reparación de ADN Especificidad celular: hemoglobina La expresión de genes puede ser constante o variar según circunstancias

Regulación de la Expresión Génica : 

Regulación de la Expresión Génica Hay genes con expresión a velocidad constante Enzimas regulatorias de vías clave Genes “conserjes”: Expresión Constitutiva Otros genes responden a señales moleculares Inducibles Represibles Factor principal de mecanismos de control Interacciones ADN-Proteínas

Cantidad de Proteínas: 7 puntos de control : 

Cantidad de Proteínas: 7 puntos de control Cualquier punto es posible, mas no todos tienen igual eficiencia Síntesis de proteínas tiene alto costo

Operadores, Activadores, Represores : 

Operadores, Activadores, Represores Tres clases de proteínas regulan inicio de transcripción Factores de especificidad Subunidad σ de ARN polimerasa Represores Activadores Otros términos importantes Operador: sitio de unión de represores en eucariotas Mejorador: sitio de unión de activadores en eucariotas

Regulación Positiva y Negativa : 

Regulación Positiva y Negativa

Regulación génica en procariontes : 

Regulación génica en procariontes Sección 2

Promotores : 

Promotores Promotor: sitio de formación del complejo de inicio de transcripción Generalmente cercanos al punto de inicio de transcripción Existe una “secuencia consensual” en promotores Cambios de afinidad de la ARN polimerasa Factor hasta 1:1000 Los promotores eucariontes son más complejos Mayor variabilidad en secuencias Pueden estar distantes del sitio de inicio Múltiples factores de inicio

Secuencia Consensual de E. coli : 

Secuencia Consensual de E. coli

Operones : 

Operones Unidad básica del genoma procarionte Genes para una misma ruta están generalmente juntos Un solo promotor para todo el grupo ARNm es policistrónico

El Operón lac y Proteína Lac : 

El Operón lac y Proteína Lac

El Operón lac : 

El Operón lac

Operón lac: Represión por Catabolito : 

Operón lac: Represión por Catabolito E. coli puede usar lactosa como fuente de carbono, pero prefiere glucosa Glucosa reprime operones para lactosa, arabinosa, etc. Efecto de glucosa es mediado por AMPc y CRP Activador con efector positivo Lactosa sola no es suficiente para expresar el operón: debe haber ausencia de glucosa Permitió establecer concepto de Regulón.

Represión por Catabolito en Operón lac : 

Represión por Catabolito en Operón lac

Operón trp: Atenuación de Transcripción : 

Operón trp: Atenuación de Transcripción Represor con efector positivo Atenuación permite responder a concentraciones variables de triptófano Ajuste de velocidad hasta 700X Transcripción inicia, mas se detiene antes de llegar a los genes de las enzimas Depende de secuencia de inicio con cuatro dominios

El Operón trp : 

El Operón trp

ARNm de secuencia líder del Operón trp : 

ARNm de secuencia líder del Operón trp

Operón trp: Triptófano abundante : 

Operón trp: Triptófano abundante

Operón trp: Triptófano escaso : 

Operón trp: Triptófano escaso

El Operón trp : 

El Operón trp

Atenuación en el Operón trp : 

Atenuación en el Operón trp

Regulación Génica Eucarionte : 

Regulación Génica Eucarionte Sección 3

Regulación Génica Eucarionte : 

Regulación Génica Eucarionte En procariotas, la ARN polimerasa tiene acceso a los promotores Estado Basal de Transcripción No-Restrictivo En eucariotas, compactación de la cromatina impide acceso Hay que remodelar la cromatina antes de la transcripción Estado Basal de Transcripción Restrictivo Predominan los sistemas activadores Separación física entre transcripción y traducción Atenuación de transcripción no funcionan Circuitos Regulatorios más complejos Genes para diferentes cadenas de una proteína pueden estar en cromosomas diferentes No existen operones

Interacción Promotor/Pol II : 

Interacción Promotor/Pol II Muchos promotores eucariotas contienen dos estructuras estándar Caja TATA y secuencias Inr Generalmente requieren secuencias adicionales para iniciar Mejoradores (UAS en levaduras) Al unirse a las proteínas regulatorias, mejoran interacción También se requieren proteínas adicionales Factores Basales de Transcripción TFIIB, TFIIE, TFIIF, etc. Transactivadores de fijación de ADN Se unen a los mejoradores para facilitar transcripción Coactivadores No se unen al ADN. Acción indirecta TFIID

Promotores y Proteínas Regulatorias : 

Promotores y Proteínas Regulatorias

Regulación de genes p/ metabolismo de galactosa en levaduras : 

Regulación de genes p/ metabolismo de galactosa en levaduras

Proteínas de Activación de Transcripción : 

Proteínas de Activación de Transcripción

Regulación por Señales Intracelulares : 

Regulación por Señales Intracelulares En eucariotas, señales intercelulares pueden modificar transcripción Hormonas esteroideas y tiroideas Receptores intracelulares son transactivadores Complejo Hormona-Receptor se une a secuencias específicas del ADN Elementos de Respuesta Hormonal (HRE) Factores de transcripción pueden ser regulados por fosforilación Cascadas de insulina y eritropoyetina

Receptor Esteroideo Típico : 

Receptor Esteroideo Típico

Represión de Traducción : 

Represión de Traducción En eucariotas.ARNm debe ser madurado y exporado antes de iniciar la síntesis de proteínas Aparición de proteína nueva es tardía Síntesis rápida de proteínas se logra mediante activación de ARNm reprimido ya presente en el RER En células no nucleadas, único mecanismo de regulación de la síntesis de proteínas Tres mecanismos generales Fosforilación de los factores de inicio Unión directa al ARNm en región 3'UTR Proteínas fijadoras que interrumpen la interacción entre eIF4E y eIF4G

Represión de Traducción : 

Represión de Traducción

miARN: Silenciado Post-Transcripción por Interferencia del ARN : 

miARN: Silenciado Post-Transcripción por Interferencia del ARN