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Regulación de la expresión génica

Regulación de la expresión génica

Mecanismos y sistemas que controlan la expresión de los genesUtilidad de la expresión génicaNiveles de control de la expresión génicaDiferencia entre genes y elementos regulatoriosRegulación génica en procariotasRegulación génica en eucariotas

En las bacterias, la regulación de la expresión génica mantiene la flexibilidad interna, activando e inhibiendo genes en respuesta a cambios ambientalesEn organismos eucariotas multicelulares, la regulación de la expresión génica lleva a cabo la diferenciación celular

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Niveles de control génico

ARNm procesado

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Genes y elementos reguladores

Genes estructurales: codifican proteínasmetabólicas o estructuralesGenes reguladores: codifican ARN o proteínas que interactúan con otras secuencias y afectan la transcripción o la traducciónElementos reguladores: secuencias de ADN que no se transcriben pero afectan la expresión de los genes

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Proteínas de unión a ADN

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Regulación de la expresión génica en procariotas

Tema 8

Operón

Los genes funcionalmente relacionados de las bacterias con frecuencia se agrupan como una única unidad de transcripción llamada operón.

Un operón típico:– un promotor – genes estructurales – un sitio operador

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Control de la transcripción

Control negativo: una proteína reguladora actúa como represora, uniéndose al ADN e inhibiendo la transcripción.

Control positivo: una proteína reguladora actúa como activadora, estimulando la transcripción.

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Operones

Inducibles– Positivo– Negativo

Reprimibles– Positivo– Negativo

Con control negativo

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El operón lac de E. coli

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El operón lac es inducible negativo: un gen regulador produce un represor que se une al operador y evita la transcripción de los genes estructurales. La presencia de alolactosa inactiva al represor y permite la transcripción.

Control positivo y represión por catabolitos

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El operón trp de E. coli

El operón trp es un operón reprimible negativo que controla la biosíntesis del triptófano. En un operón reprimible la transcripción está normalmente encendida y debe reprimirse.

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Atenuación: Terminación prematura de la transcripción

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En la atenuación, la transcripción se inicia pero termina en forma prematura.

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ARN antisentido en la regulación génica

El ARN antisentido es complementario a otra secuencia de ARN o ADN.En las bacterias puede inhibir la traducción al unirse a secuencias en la UTR 5’ del ARNm y evitar la unión al ribosoma

ARN antisentido en la regulación génica

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Regulación de la expresión génica en eucariotas

Tema 10

La estructura de la cromatina y la regulación génica

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Control transcripcional

Activadores de la transcripción, coactivadores y represores

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Intensificadores y aislantes

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Control génico a través del procesamiento del ARN

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Control génico a través de la estabilidad del ARN

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Control génico por microARNs. Silenciamiento del ARN

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Control traduccional y postraduccional

La iniciación de la traducción puede verse afectada por proteínas que se unen a secuencias específicas en el extremo 5’ del ARNm.

La disponibilidad de ribosomas, ARNt, factores de iniciacion y elongación y otros componentes del aparato traduccional puede afectar la velocidad de traducción.

Tema 11: Síntesis de proteínas

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Código genético

Triplete– 4 Bases

61 codones para aaDegeneración del códigoCodonessinónimos

ARNt

1 tipo de ARNt → 1 tipo de aa30 a 50 tipos por célula+ de 1 ARNt para cada aa: isoaceptores(difieren en el anticodón)50 ARNt y 61 codones: ¿Qué pasa con los que no están?: Tambaleo

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Marco de lectura:

Codón de iniciación

– AUG:– N-formil metionina;– metionina

– GUG– UUG

Codón de terminación

– UAA– UAG– UGA

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Traducción

Síntesis de proteínas

Unión del aa a su ARNt

1. Iniciación2. Elongación3. Terminación

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Unión del aa a su ARNt

20 aminoacil ARNt sintasas: 1 por aa

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1. Iniciación

1. ARNm2. Las subunidades mayor y menor del

ribosoma 3. Factores de iniciación4. initiator ARNt iniciador con N-formil

metionina (fMet-ARNtfMet)5. GTP

Etapas

1. Unión de ARNm a la subunidad pequeña del ribosoma.

2. ARNt iniciador se une al ARNm por apareamiento de bases: codón-anticodón.

3. La subunidad grande se une y se forma el complejo de iniciación.

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2. Elongación

1. El complejo 70S 2. ARNts cargados con su aa3. Factores de elongación: EF-Ts, EF-Tu, EF-

G4. GTP

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3. Terminación

El ribosoma transloca a un codón de terminaciónNo existen ARNts para los codones stopNingún ARNt ingresa al sitio ASe unen los factores de liberación: RF1, RF2 y RF3, que reconocen los codones stop: UAA y UAG, y RF2 reconoce UGA y UAA.El RF3 forma un complejo con GTP y se une al ribosoma

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Interacciones ARN-ARN

Shine-Dalgarno – ARNr 16SARNr 16S – ARNr 23SCodón (ARNm) – Anticodón (ARNt)

Polirribosomas

En células procariotas y eucariotas se unen a una única molécula de ARNmvarios ribosomas, generando un polirribosoma