16Regulación de la expresión

de genesProcariotes y eucariotes

Transcripción Traducción

http://oregonstate.edu/instruct/bb331/lecture12/Fig5-20.html

¿Como se regula la expresión de los genes?

No todos los genes se expresan en cada momento o en cada tejido o ambiente. En otras palabras no todos los promotores estan activos en un tiempo dado.

Hay que tomar una desición: Que genes activar en un momento específico?

¿Como se regula la expresión de los genes?

ADN ARN Proteína

ReplicaciónTranscripción Traducción

¿Cómo se inicia la transcripción?

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/bookshelf/br.fcgi?book=genomes&part=A7002

Mecanismos de regulación de la transcripción

• Como regular la expresión génica:– Disminuir la velocidad a la que se produce

el mRNA que codifica para un proteína– Hidrolizar el mRNA después de sintetizado,

evitando así la traducción– Evitar la traducción en el ribosoma– Hidrolizar la proteína que se produce a partir

del mRNA– Inhibir la función de la proteína

Regulación negativa y positiva

Regulación negativa y positiva

Los procariotes generalmente disminuyen la síntesis de ARNm

Menor gasto de energía

Adaptación rápida a ambientes cambiantes

Ejemplo del operón lac en E. coli: tres enzimas codificadas por genes estructurales:

-galactosidasa permeasa

-galactosidasa

-galactosido transacetilasa

Solo se sintetizan si hay lactosa en el medio, y no hay glucosa

La lactosa es un inductor de la síntesis de esas proteínasQue son proteínas constitutivas?

Un inductor estimula la expresión de un gen que codifica para una enzima

Con

cent

raci

ón d

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enz

ima

indu

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e en

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élul

a

Tiempo después de agregar el inductor (min)

Dos formas de regular una ruta metabólica

Regulación alostérica: El producto final inhibe la actividad de la primera enzima

Regulación de la síntesis de proteínas: El producto final bloquea la transcripción de los 5 genes. No se producen las enzimas

Organización de los genes procarioticos: el operon lac

• Que tiene un operón típico:– Un promotor– Dos o mas genes estructurales– Un operador: región de ADN entre el promotor

y los genes estructurales

Tres formas básicas para controlar la transcripción de un operón

• Un operón inducible regulado por un proteína represora

• Un operón reprimible controlado por una proteína represora

• Un operón regulado por una proteína activadora

Tres formas básicas para controlar la transcripción de un operón

Aquí se une la ARN polimerasa

Aquí se une la proteína represora

El operón lac: un sistema inducible

La proteína represora tiene un sitio de unión al operador

El operón lac: un sistema inducible

La proteína represora tiene un sitio de unión al inductor (lactosa)

Sin el represor = siempre ON

Genes reguladores controlan la expresión de otros genes

Gen regulador con su promotor

• En el operón lac, además hay proteínas activadoras!

Aquellas que aumentan la tasa de transcripción mediante control positivo

La represión por catabolito regula al operón lac

Proteína receptora de cAMP (cAMP receptor protein)

¿Que pasa si hay baja concentración de glucosa y no hay lactosa?

Unión mas eficiente de la ARNpol

Esta es solo la mitad de la historia

Además de ser un sistema inducible, el operon lac es también regulado por represión por catabolitos

La represión por catabolito regula al operón lac

Altas concentraciones de glucosa reprimen la transcripción

Represión por catabolito (glucosa)

16Regulación de la expresión

de genesProcariotes y eucariotes

Regulación de la expresión de genes en eucariotes

¿En que pasos se puede regular la expresión de genes en eucariotes?

¿En que pasos se puede regular la expresión de genes en eucariotes?

¿En que pasos se puede regular la expresión de genes en eucariotes?

El inicio de la transcripción en eucariotes

El inicio de la transcripción en eucariotes

Factores de transcripción, represores y activadores

Factores de transcripción, represores y activadores

• ¿Cómo se coordina la expresión de genes que se deben transcribir en el mismo estadio o en respuesta a un estrés?

Coordinando la expresión génica

Figure 16.17 Coordinating Gene Expression (2)

Otros mecanismos de regulación

Metilación del ADN (ADN metiltransferasas)

Remodelamiento de la cromatina

Splicing alternativo

microRNAs

Degradación de proteínas

Metilación de ADN

Metilación de ADN

Remodelamiento de la cromatina

Remodelamiento de la cromatina

Splicing alternativo

microRNAs

Degradación de proteínas en el proteosoma