Biología Molecular Completa

5/24/2018 Biolog a Molecular Completa

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Biologa

Molecular

Ao 2010

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Parte IParte IBases Tericas de laBiologa Molecular

Moderna

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Tema 1: Material Gentico1. Los cidos nucleicosLos cidos nucleicos son las biomolculas que se encargan de contener la informacin gentica capaz de sintetizarprotenas funcionales, y adems intervienen en la sntesis de sta, ya que forman parte de las estructuras celularesque pueden unir los aminocidos en orden correcto.El cido desoxirribonucleico es el centro de almacenamiento, por lo que su duplicacin asegura la continuidadgentica. sta informacin se organiza en unidades !ereditarias que controlan los rasgos de un organismo, o genes.El cido ribonucleico es el que transporta las instrucciones para la sntesis proteica "m#$%&, la interpreta "t#$%& y laexpresa "r#$%&. El proceso de sntesis del #$% se denomina transcripcin, mientras que su utilizacin en la sntesisproteica, traduccin.2. Estructura'.(. )rimariaLos cidos nucleicos poseen como estructura primariaa un polmero de nucletidos, pudiendo poseer desde quince!asta varios cientos de millones de stos para ser funcionales. *olo se componen de cuatro nucletidos diferentes,cada uno formado por un grupo fosfato unido por un enlace fosfoster a una pentosa que a su vez se une a una baseorgnica. Estas bases son compuestos !eterocclicos que contienen nitrgeno y carbono en sus anillos, pudiendo serpurinasopirimidinas.El carcter bsico de los nucletidos se debe al fosfato, deprotonado a p+ intracelular, lo que es til en la atraccinde protenas. Las clulas y los lquidos extracelulares contienen peque-as concentraciones de nuclesidos"nucletidos sin fosfato&.uando los nucletidos se polimerizan, el grupo !idroxilo fi/ado al carbono 01 del azcar de un nucletido forma unenlace ster con el fosfato de otro nucletido, des!idratndose. 2na !ebra de cido nucleico tiene una orientacinqumica desde el extremo terminal 31 "con un !idroxilo o un fosfato libre en esta posicin& !asta el extremo terminal 01"con un !idroxilo libre en sta&.'.'. *ecundariaEl 4$% consta de dos !ebras de polinucletido asociadas, que se entrelazan entre s para formar una doble hlice.Las dos columnas de azcar5fosfato se ubican en la parte externa, y las bases en el interiore, apilndose una sobreotra en planos paralelos. Las dos !ebras tienen orientaciones antiparalelas, y mantienen un registro exacto ycomplementario debido al apareamiento de bases entre ellas6 % se aparea con 7 por dos enlaces de !idrgeno,mientras que 8 se aparea con por tres, lo que es permitido por el tama-o, forma y composicin qumica de lasbases, pudiendo contribuir incluso a la estabilidad de la doble !lice, as como tambin lo !acen las fuerzas de 9ander :aals entre bases adyacentes apiladas.

En cualquier caso, una purina debe aparearse con una pirimidina ms peque-a, en los tpicos enlaces de Watson yCrick. 7ambin pueden tener lugar otras interacciones, como las uniones 8;7, 8; o 8;2.La geometra de las columnas de azcar5fosfato es ms compatible con una !lice dextrgira, lo que se ve en el4$% al igual que una periodicidad cada , se !an descrito6 la forma A, presente con !umedad muy elevada o en !bridos con #$%,muc!o ms compacta que la > y con cierta inclinacin del apilamiento de bases? y la forma Z, presente en cidosnucleicos ricos en combinaciones 8, que la !acen levgira y zigzagueante "de a! su nombre&, adems deinestable. )or otra parte, tambin se nota una estructura de 4$% con triple !ebra "por e/emplo, en recombinacin yreparacin&, frecuentemente con cadenas ricas en y 7, donde intervienen los apareamientos de Hoogsteen.$o existen enlaces de !idrgeno entre restos consecutivos de la !ebra de 4$%, lo que aumenta la flexibilidad de la

doble !ebra.

3. Estructura cromosmica0.(. >acteriasEl 4$% es la molcula biolgica ms asimtrica, ya que su relacin altura@dimetro es de casi (, +0 y +=. En unafraccin de stas, algunos de los grupos laterales de sus aminocidos son modificados posttraduccionalmente pordistintos mtodos "acetilacin, metilacin, etc&. Las secuencias de aminocidos de stas estn notablementeconservadas, excepto quizs en +(.El 4$%, en ba/a concentracin salina, se puede observar como una cadena de nucleosomas, estructurasnucleoproteicas que lo protege de la !idrlisis. Estn formados por un nucleo proteico con 4$% arrollado a su

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alrededor, lo que lo empaqueta unas cinco veces. El ncleo es un octmero que contiene dos !istonas +'%, dos +'>,dos +0 y dos +=, formando una estructura discoide que puede enrollar algo menos de dos vueltas de 4$% alrededor,representando este ms del 3


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Tema 2: Replicacin del DNA1. Principios bsicos de sntesisLa sntesis de protenas y cidos nucleicos /uegan un papel fundamental en el dogma central. %nlisis detallados deambos procesos demuestran una serie de coincidencias particulares, que fi/an los cuatro principios bsicos de lasntesis de cadenas de biopolmeros6a& Los biopolmeros se componen de un nmero limitado de distintos bloques monomricos, generalmente con unaba/a variabilidad "veinte aminocidos, cinco nucletidos&.b& Los monmeros se agregan de a uno por vez y con la mxima precisin posible.c& La sntesis comienza en un punto de inicio especfico, crece direccionalmente y tiene un sitio de terminacinprefi/ado.d& Es comn que se modifique el producto sinttico primario para que pueda cumplir sus funciones.

2. Sntesis de D!'.(. 8eneralidadesEl apareamiento regular de bases en la estructura de doble !lice del 4$% sugiri que la sntesis de nuevas !ebrasde 4$% se daba por copiado de !ebras progenitoras. En la replicacinde una molcula bicatenaria de 4$% se copianambas cadenas originales, lo que nos permite afirmar que es un proceso semiconservativo.El proceso se da en direccin 31 01 a partir de nucletidos trifosfato, que permiten que se convierta entermodinmicamente favorable. Las enzimas encargadas de la sntesis son las 4$% polimerasas, las cuales nopueden iniciar la sntesis de la cadena de novo, sino que requieren de una corta !ebra preexistente de cido nucleico"denominado

primer& para comenzar el crecimiento de la cadena, agregando nucletido al extremo 01. Existen varias

4$% polimerasas que cumplen funciones diferentes en la replicacin.El 4$% dplex est constituido por dos !ebras entrelazadas, por lo que el copiado de pares de bases reqieredesenrollarlo, lo que se logra mediante !elicasas, que generarn estres de torsin capaz de generarsuperenrollamientos eliminados por topoisomerasas. La actuacin de estas protenas produce una regin mvildenominada !orquilla de crecimiento donde la polimerasa agrega nucletidos, que se crea por accin de una !elicasaespecial. 2na #$% polimerasa forma cortos primers de #$% en las !ebras desenrolladas, y sern alongados por la4$% polimerasa.2na complicacin importante es que los nucletidos slo se pueden agregar a las nuevas !ebras en crecimiento endireccin 31 01, por lo que la !ebra que se desenrrolla en esa direccin "la hebra gu%a& se replica continuamente,mientras que la restante "la hebra retrasada& se replica en fragmentos iniciados por primers, denominados deJazaJi. Luego, una ligasa unir segmentos adyacentes.'.'. aractersticas generales

La replicacin del 4$% posee tres caractersticas fundamentales6a& Es semiconservadora, tal como demostraron eselson y *ta!l.b& Es bidireccional, donde cada replicn"regin de 4$% abastecida por un origen& posee a su origen de replicacinen su regin central.c& omienza en sitios especficos del cromosoma, y su paso de iniciacin es el determinante de la terminacin o nodel proceso, por lo que est notablemente regulado. Esto sucede en orgenes de replicacin, que oscila entre solouno en #. coli"de unos '=< pb, con nonmeros y teiscaidecmeros de reconocimiento&. En eucariotas, se !aanalizado el caso de ). cere*isiaey *9=&. Las !elicasas 4na> se movern !acia elextremo 01, y muestra determinadaprocesi*idad, determinada por el fin de la cadena, o por accin de otra protena.

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)ara que las polimerasas puedan alargar cadenas complementarias de 4$% necesitan de cortas secuencias decidos nucleicos, denominadasprimers, que generen un extremo 01 libre. stos son sintetizados por la enzima 4na8,que se unir a una 4na>, generando elprimosoma.En cada !orquilla de crecimiento, una cadena "la adelantada& se sintetizar de manera continua a partir de un soloprimer, mientras que la otra, la retrasadano podr !acerlo ya que el crecimiento progresa en la direccin contraria deldesplazamiento de la !orquilla de crecimiento. )ara esto, se utiliza un copiado discontinuo, es decir, los sitiosdescubiertos por el primosoma son copiados en varios primers cada tanto, y stos sern alargados !asta encontrarsecon el prximo primer agregado. Esto genera fragmentos de copiado, denominados fragmentos de ka$akide entre(


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El 4$% es una molcula altamente reactiva, y su modificacin por agentes qumicos o fsicos no es rara. *uestructura de doble !ebra es una proteccin extra, ya que se ve que el 4$% es ms estable que el #$%. Las basesnitrogenadas pueden sufrir un gran nmero de modificaciones rpidas, como la formacin de aductos, o lamodificacin covalente. stas pueden provenir de agentes externos "inducidos& o internos "espontneos&. *uceden entodo tipo de cido nucleico, tanto 4$% como #$%, tanto nuclear, como mitocondrial, como bacteriano.2. #utaciones2na mutacines una alteracin irreversible de la secuencia del 4$% de un individuo, que, por lo tanto, podrtransmitirse por !erencia a su descendencia. Las clulas poseen una tasa normal de mutacin debido a errores en lareplicacin, y a mecanismos reparativos que detectan y revierten el cambio. 2n mut-genoes un agente qumico o

fsico que aumenta la velocidad de mutacin.Las mutaciones pueden cambiar una forma de alelo a otra, generalmente desde una forma salva/e a una mutanteque puede alterar o no el fenotipo de acuerdo a las relaciones de dominancia entre stas.'.(. 7iposExisten diversas clasificaciones de las mutaciones, entre ellas6a& *egn la clula donde suceden6 pueden ser mutaciones germinaleso som-ticas. Estas ltimas son ms comunes,ya que las clulas somticas se dividen ms, pero no se transmiten a las clulas reproductoras y por lo tanto no son!eredables. Las mutaciones germinales, en cambio, son espordicas y minoritarias, adems de no serfenotpicamente observables, ya que la gran mayora es letal.b& *egn su magnitud6 pueden ser grandes "que incluyen !asta mutaciones cromosmicas completas, donde sealtera la estructura cromosmica en general&, medianas "que incluyen secuencias relativamente cortas& o peque-as"puntuales en ciertas bases&.c& *egn su mecanismo, podrn ser endgenas"o espontneas, como ser los errores replicativos, la modificacin

oxidativa de bases, la eliminacin espontnea de bases, etc.& o e1genas"como por agentes qumicos, fsicos obiolgicos&.'.'. utaciones puntualesLas mutaciones puntuales pueden ser de tres tipos6 sustituciones, insercioneso deleciones.Las sustituciones de un nucletido por otro es relativamente comn en 4$% codificante, regulatorio y no codificante.*e clasifican en transiciones"si se mantiene la naturaleza qumica de la base, purina5purina o pirimidina5pirimidina& otrans*ersiones.stas pueden ser "si se dan sobre una secuencia codificante&6a& *innimas, cuando el codn resultante codifica para el mismo aminocido que el codn originalb& issense, cuando el codn resultante codifica para un aminocido distinto al codn original, lo que puede generaruna protena defectuosa y@o disfuncional. )uede ser conservativa "si genera un aminocido similar& o no conservativa.c& "onsense, cuando el codn resultante es un codn de terminacinLas sustituciones de varios nucletidos suelen ser ms infrecuentes.Las inserciones y deleciones son infrecuentes en 4$% codificante "no lo son en 4$% no codificante&. stas puedendar origen a desplazamientos del marco de lectura, lo que generar protenas no funcionales y generalmente mscortas, y tambin fenmenos nonsenseal generar o eliminar codones de terminacin.

3. aturale$a de las mutacionesLa tasa general con la que se producen mutaciones espontneas en cualquier sitio del cromosoma oscila entre (< 5Gy(


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!ebra !i/a se da por el !ec!o de que sta est fragmentada "en fragmentos de JazaJi& mientras que en la cadenaadelantada, por actividad del )$%.0.'. Lesin del 4$%*e denomina lesin del 4"Aa los da-os originados por sustancias qumicas o fenmenos fsicos, y no a losoriginados por el proceso de replicacin. Existen lesiones espontneas endgenas, y lesiones inducidas exgenas.El tipo de da-o espontneo ms frecuente es por accin del agua, irnicamente. sta produce la desaminacin decitosinas generando uracilos "base extra-a& que se aparea con la adenina y no con la guanina. La adenina y laguanina tambin se desaminan generando !ipoxantina "+58& y xantina "Y5&. Estos productos son antinaturales, porlo que pueden ser fcilmente detectados. 7ambin se notan despurinaciones por !idrlisis espontneas del enlace $5glucosdico. Las citosinas metiladas son hotspots, ya que su desaminacin espontnea genera timinas, lo que

dificulta su deteccin y correccin.El 4$%, adems, es vulnerable al da-o por alquilacin, oxidacin y radiacin. En la alquilacin se transfieren gruposmetilo o etilo a las bases o a los fosfatos, por e/emplo, en la G5metilguanina, que se aparear con la timina. Laoxidacin se produce por especies reactivas del oxgeno, como el oxo8 que se podr aparear con la citosina y laadenina. La radiacin ultravioleta suele generar un dmero de timinas "o timina5citosina& que comprende un anillociclobutano, e impide el apareamiento 75% correcto, induciendo la detencin de la polimerasa. Las radiacionesgamma y Y son ionizantes y rompen ambas cadenas del 4$%, adems de generar especies reactivas de oxgeno.tros agentes que lesionan el 4$% son los anlogos de bases "que se aparean de manera imprecisa, como el 35bromouracilo, un anlogo de la timina que se aparea con la guanina& y los agentes intercalantes "planos y quecausan la eliminacin o la adicin de un par de bases, como el etidio o la acridina&. stos ltimos inducen el agregadode nuevos nucletidos para aparearse con el agente, o la delecin de otras por la distorsin del molde.

4. %eparacin de las lesiones del D!

Existen diversos mtodos para reparar las lesiones del 4$%. En el ms directo, una enzima reparadora revierte lalesin. 7ambin se ven sistemas de reparacin por escisin donde el nucletido se elimina del 4$%, ya seaeliminando solo el nucletido da-ado o un segmento corto de 4$% monocatenario que lo contiene.=.(. #eversin directa2n e/emplo de reversin directa es la fotorreacti*acin, donde la enzima 4$% fotoliasa captura energa de la luz y lautiliza para romper los enlaces covalentes de un dmero de timinas. sta no est presente en !umanos ni en otrosmamferos placentarios, y utiliza W%4+ y 7+W como cofactores.tro e/emplo, es la eliminacin del metilo de la G5metilguanina mediante una metiltransferasa que no se podr

volver a utilizar.=.'. #eparacin por escisinEs el mecanismo predominante en los eucariotas.5..!. +eparacin por escisin de base 6B#+72na enzima denominada glucosilasa reconoce y elimina la base da-ada "!idrolizando %7)& mediante la !idrlisis delenlace glucosdico generando un monosacrido absico que ser eliminado en un paso endonucleoltico adicional porla %) endonucleasa. Luego )ol N "o )ol Q& completar el sitio vaco y una ligasa sellar la mella.Las 4$% glucosilasas son especficas de lesin y las clulas poseen muc!as 4$% glucosilasas con especificidadesdiferentes. stas poseen mecanismos especficos para proyectar !acia afuera de la !lice los sitios incorrectos.Existen glicosilasas de seguridad que evitan la generacin de ciertas mutaciones comunes. )or e/emplo, si no seeliminase a tiempo un oxo8, ciertas glicosilasas eliminan las adeninas que se apareen con este en las !ebras !i/as.7ambin existen sistemas que eliminan timinas de apareamientos 758, ya que consideran que stas surgieronerrneamente de desaminaciones de citosinas.Existe un tipo de >E# ms comple/o. En ste, se utiliza la endonucleasa %) para eliminar entre ' y (< pares debases desde el sitio donde se detecta el residuo absico. Luego, la )ol S "o P& en con/unto con el )$%, el #W y laendonucleasa WE$( llenarn el !ueco.5... +eparacin por escisin de nucletido 6"#+7Las enzimas de la reparacin por escisin de nucletido no reconocen lesiones particulares, sino que reconocendistorsiones en la forma de la !lice doble como las causadas por un dmero de timina o por un aducto qumicoabultado.En #. coli, la realizan cuatro protenas6 2vr%, 2vr>, 2vr y 2vr4. 2n comple/o entre 2vr% y 2vr> busca en todo el4$%, la 2vr% detecta las distorsiones y la 2vr> desnaturaliza el 4$%, !idrolizando %7), para crear una burbu/amonocatenaria alrededor de la lesin. Luego 2vr> recluta a 2vr que ser la encargada de generar una incisin aoc!o nucletidos !acia 31 y otra a cinco !acia 01. El segmento de (0 residuos se tornar accesible por la !elicasa2vr4, y )ol N llenarn la brec!a remanente.En eucariotas, se encuentran ms de '3 polipptidos para realizar estas tareas. Entre ellos Y) y '0> "anlogos a2vr%&, Y)% y Y)4 "anlogos a 2vr>& y las protenas #)%. Las protenas que generan las escisiones sern E#(5Y)W en el lado 31 y Y)8 en el lado 01. El segmento de 4$% monocatenario eliminado es de '= a 0' nucletidos delongitud, y se llenar la brec!a mediante )ol S o .Este mtodo tambin permite rescatar la #$% polimerasa cuya progresin se detuvo por la presencia de una lesin

en la cadena transcrita de un gen, y esta reparacin acoplada a transcripcincomprende el reclutamiento deprotenas de la reparacin por escisin de nucletido !acia la #$% polimerasa detenida. La deteccin se da por laaccin del 7WNN+ que incluye a las protenas Y)% y Y)4.=.0. #eparacin de roturas bicatenariassta recupera informacin de secuencia del cromosoma !ermano. La informacin para reparar una lesin puedeprovenir de la otra molcula !i/a de la !orquilla replicativa por recombinacin. Esto permitir que el sistema dereparacin por escisin de nucletido pueda actuar, reparando la mutacin detectada.

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=.=. *ntesis de translesinuando una 4$% polimerasa encuentra una lesin que no se repar puede suceder que vea detenida su progresin.En este caso, la maquinaria replicativa tiene que intentar copiar a travs de la lesin o se ve forzada a detener laduplicacin. El mecanismo que permite saltear estos sitios de lesin se denomina s%ntesis de translesin, queprobablemente genera mutaciones pero evita la sntesis de cromosomas duplicados de manera incompleta.Este mecanismo utiliza polimerasas especiales, tales como las protenas 2mu y 2mu41. Estas no estn presentesnormalmente en las clulas, sino que su sntesis es inducida solo en respuesta al da-o del 4$% mediante respuestas**. El da-o del 4$% conduce a la destruccin proteoltica del represor Lex%, lo que permite la expresin de losgenes que codifican las polimerasas. La activacin se da por una protena denominada #ec%.=.3. Eliminacin de agentes mutagnicos

Es otro mtodo de evitar mutaciones, pero no es un mecanismo reparativo, sino que evita que las lesiones ocurranya que neutraliza el efecto mutagnico de los mutgenos del medio.2n e/emplo claro es el de la superxido dismutasa "*4&, que evita la acumulacin de radicales peligrosos "como elsuperxido& que pudieren causar lesiones oxidativas. 7ambin debemos mencionar la catalasa, que inactiva elperxido de !idrgeno transformndolo en agua y oxgeno molecular.

Tema 4: Recombinacin1. "ntroduccinEl intercambio gentico opera constantemente para mezclar y reordenar los cromosomas, no solo durante elcrossing o*erde la meiosis. El proceso encargado de llevarlo a cabo es la recombinacin homloga, y comprende elintercambio fsico de secuencia de 4$% entre cromosomas.Es un proceso celular indispensable y es catalizado por enzimas altamente reguladas. Entre sus funcionesprincipales encontramos6a& )roveer variabilidad genticab& #ecuperacin de secuencias perdidas de 4$% a partir de una cadena indemna en un cromosoma !omlogoc& #einiciar !orquillas de replicacin detenidas o da-adasd& #egular la expresin de ciertos genes)or otra parte, su utilidad en ingeniera gentica !a sufrido un importante incremento en los ltimos tiempos.

2. #odeloseselson y *ta!l comprobaron que la recombinacin es conservadora y comprende la ruptura directa y el reselladodel 4$%. +oy se sabe que tambin puede llegar a comprender destruccin y resntesis.Los pasos fundamentales de la recombinacin !omloga son los siguientes6

a& %lineacin de dos molculas de 4$% !omlogas, es decir, idnticas o casi idnticas para una regin de al menoscien pares de basesb& Nntroduccin de roturas en el 4$%, en una o ambas cadenasc& Wormacin de regiones de apareamiento de bases entre las molculas de 4$% que se recombinan, tambinconocido como in*asin de cadenas, lo que genera entrecruzamientos o 8niones de Holliday.d& ovimiento de las uniones de +olliday, o migracin de las ramas.e& Escisin de la unin de +olliday, regenerando dos molculas de 4$% dplex separadas.Existen dos modelos que explican la recombinacin siguiendo estos pasos, el de +olliday y el de la reparacin de larotura bicatenaria.'.(. odelo de +ollidayWue el primer modelo propuesto, aunque en la actualidad se sabe que la mayora de los fenmenos derecombinacin no lo siguen, ya que ste no contempla neosntesis de 4$%.*e inicia por un corte en una !ebra de cada molcula de 4$% en una ubicacin idntica, para que las cadenas

cercanas a ste puedan despegarse e invadir el dplex !omlogo !asta aparearse con l. La invasin es simtrica ygenera una sola unin de +olliday que podr migrar para aumentar la longitud del 4$% intercambiado, aunque segeneren heterod&ple1"regiones de diferencia secuencial&. La terminacin de la recombinacin puede generarse dedos maneras distintas, una en la que los sitios de corte aparecen en las dos cadenas de 4$% que no se rompieron"sitio (&, y otra, en la que aparecen en las dos cadenas de 4$% antes rotas "sitio '&.*i la estructura se resuelve mediante el corte en el sitio (, se generarn productos de recombinacin por empalme, oproductos recombinados, donde existirn sectores provenientes de ambas molculas de 4$% en cada producto. *i la estructura se resuelve mediante el corte en el sitio ', se generarn productos en parche, o productos norecombinados, donde cada uno poseer un Cparc!eD de 4$% de la otra molcula de 4$%.'.'. odelo de la reparacin de las roturas bicatenarias*e inicia por una rotura bicatenaria en una de las dos molculas de 4$%. El otro dplex permanecer intacto. Luego,una enzima degrada la molcula rota para generar regiones 01 protruyentes de 4$% monocatenario. stas invadirnluego el dplex de 4$% !omlogo no roto, y sus extremos 01 libres pueden servir como cebadores para la sntesis de

4$% nuevo. Este alargamiento puede utilizar el dplex !omlogo como plantilla y sirve para regenerar las regionesdel 4$% que se destruyeron durante el procesamiento de las cadenas. $tese que si los dos dplex de 4$%originales no tenan secuencias idnticas cerca del sitio de rotura, la informacin puede perderse al eliminar estaregin, lo que es conocido como con*ersin gnica.Las dos uniones de +olliday !alladas en los intermediarios de la recombinacin se mueven por migracin de ramas y

se resuelven, pudiendo dar tambin productos recombinados "ambas resueltas por cortes en distintos sitios& como norecombinados "ambas resueltas por cortes en el mismo sitio&.

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Las roturas bicatenarias se producen frecuentemente, y si no se las repara, podra ser peligroso para la clula. Larecombinacin !omloga en bacterias sirve fundamentalmente para reparar roturas bicatenarias generadas pordistintas causas. 7ambin participa en la reactivacin de !orquillas de replicacin colapsadas, ya sea por la rotura deuna de las cadenas, o por una lesin. En eucariotas, en cambio, participa fundamentalmente en la generacin devariabilidad gentica.

3. #a&uinaria proteica de recombinacin procariotaEn #. coli, la recombinacin sigue mediante el mecanismo de la +ecBC4.0.(. omple/o #ec>4

La enzima #ec>4 procesa las molculas de 4$% rotas para generar regiones monocatenarias y contribuye acargar la protena de intercambio de cadenas "#ec%& sobre stos.La #ec>4 est compuesta por tres subunidades provenientes de los genes recB9 recC y rec4, y posee actividadtanto !elicasa "> y 4& como nucleasa. *e une al 4$% en un sitio de rotura bicatenaria y se mueve mediante !idrlisisde %7), desenrollando el 4$% y degradando ambas cadenas. % su actividad la controlan elementos del 4$%conocidos como sitios : o sitios chi"de crossover !otspot instigator, de secuencia 8788788& que estimulan larecombinacin !omloga. stos alteran la actividad nucleasa "por accin en #ec4&, ya que luego de atravesarlo, noescindir ms la cadena que recorre en direccin 0131, y escindir ms rpidamente la que recorre en 3101. )or lotanto, generar un extremo 01protrudingcon un sitio c!i terminal.#ec>4 tambin participa en reclutar a #ec% para que se una al 4$% simple !ebra, y no lo !agan las **>. )or otraparte, los sitios c!i aumentan la frecuencia de recombinacin. 4e !ec!o se observa una disminucin de la frecuenciade recombinacin que cae lentamente !acia un lado del sitio c!i, pero lo !ace abruptamente !acia el otro.Los sitios c!i tambin representan un mtodo de control sobre el material gentico exgeno en bacterias, ya que steposee una menor cantidad de sitios c!i especficos para la bacteria en cuestin, por lo que no se activar pararecombinar y ser rpidamente degradado.0.'. )rotena #ec%Es la protena central de la recombinacin !omloga, ya que participa en el intercambio de cadenas, catalizando elapareamiento de molculas de 4$% !omlogas, lo que requiere buscar coincidencias de secuencia entre ambas ygenerar regiones de apareamiento de bases. La forma activa de #ec% es un filamento de 4$%5protena de tama-o ycomposicin variable, aunque generalmente contiene unas (. sta es una %7)asa !examrica "se unen dos

!exmeros por tetrmero de #uv%& que provee la energa para impulsar el intercambio de pares de bases que muevela rama de 4$%.0.=. )rotena #uvLa resolucin de las uniones de +olliday se da por una endonucleasa principal, la #uv dimrica, que funciona encon/unto con el comple/o #uv%>. orta dos de las cadenas de 4$% !omlogas que tienen la misma polaridad,generando extremos que terminan en grupos fosfato 31 y ox!idrilos 01 que podrn ligarse por la ligasa. #uv escindeel 4$% con una especificidad secuencial modesta "77 78&, secuencias que se encuentran lo suficientementedistanciadas en el genoma como para asegurar la migracin de rama antes de la resolucin.

4. %ecombinacin 'omloga en eucariotas=.(. #ecombinacin y meiosisLa recombinacin !omloga cumple funciones adicionales importantes en los eucariotas, fundamentalmente, serdecisiva en la meiosis, donde es necesaria para el apareamiento cromosmico correcto "lo que mantiene la integridad

del sistema& y la generacin de variabilidad gentica en las gametas.%ntes de la divisin meitica, la clula posee dos copias de cada cromosoma "cromosomas homlogos, uno de cadaprogenitor& que se duplicarn. Los productos de duplicacin "crom-tides hermanas&, se mantendrn /untos. %ntes deque suceda la divisin propiamente dic!a, los cromosomas !omlogos deben alinearse y aparearse lo que permiteuna sencilla recombinacin, que deber terminar antes de la separacin cromosmica.

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*in recombinacin, los cromosomas con frecuencia no se alinean adecuadamente para la primera divisin meitica yesto conlleva a fenmenos de no disyuncin. Los fenmenos de recombinacin !omloga observados durante lameiosis se conocen como recombinacin meitica.=.'. >ases moleculares de la recombinacin meiticaLa finalizacin de la meiosis requiere la activacin de la expresin de muc!os genes que no se necesitan durante elcrecimiento, como spo!!, que introduce una protena "*po((& que genera roturas bicatenarias en el 4$%cromosmico para iniciar la recombinacin. sta corta el 4$% en varios sitios del cromosoma sin selectividadsecuencial, pero si con selectividad temporal "apenas comienza el apareamiento de cromosomas !omlogos&. Estoscortes suelen darse en regiones cromosmicas que no tienen abundantes nucleosomas.El corte se da mediante el ataque de una tirosina especfica sobre el esqueleto de ribosa5fosfato, y sucede en ambas

!ebras del 4$%, debido a dos subunidades distintas, que lo !arn con dos nucletidos de separacin entre los cortes.Este mecanismo permite que los extremos 31 queden unidos a la enzima covalentemente "sin prdida energtica&, ysern los sitios iniciales de procesamiento para crear las colas de 4$% monocatenario. El procesamiento de los extremos para generar colas monocatenarias se debe al comple/o enzimtico #Y "desubunidades re((, #ad3< y Yrs'&, que degradar las cadenas unidas a *po((, lo que permite la generacin de losextremos 01 protruding de ( Jb, y elimina la *po(( unida.Los !omlogos eucariotas a #ec% son #ad3( y 4mc( "la primera se presenta en clulas que puede dividirse tambinpor mitosis, la segunda en las que no pueden !acerlo&. stas actan de forma muy similar a #ec%, y es sorprendenteque sean casi especficas para la recombinacin entre cromosomas !omlogos y no afecten a las cromtides!ermanas.En las clulas se observa la interaccin de las protenas descritas y muc!as ms en las llamadas f-bricas derecombinacin. )or e/emplo, tambin se observa la accin de #ad3' que facilita la formacin de los comple/os#ad3(54$% "tal como lo !aca #ec>4&. La migracin de las ramas y la resolucin de las uniones de +olliday no

estn del todo comprendidas aunque se conocen algunas protenas implicadas como la resolvasa usM(.

(. )on*ersin del tipo de apareamientoLa recombinacin !omloga tambin puede servir para cambiar la secuencia del 4$% en un sitio especfico, lo quepuede utilizarse en la regulacin de la expresin gnica. )or e/emplo, en ). cere*isiae, controla los tipos celularesque pueden presentarse6 diploide, !aploide a, o !aploide O. 4os clulas !aploides, una a y una O, pueden fusionarsepara generar una diploide que sufrir meiosis para dar dos clulas a y dos O.Los genes que codifican reguladores de la transcripcin que determinarn si una clula es a o O se controlarnmediante conversin del tipo de apareamiento, de acuerdo a cul de estos genes se encuentren en un locus especial"el locus A0&. %s, en las clulas de tipo a, ser el gen a( el que se encuentre en %7, y en las de tipo O sern losgenes O( y O'. En otra parte separada del cromosoma se encuentran los loci +# y +L que contienen los genes ay O respectivamente, pero que no los expresan "son cassetes mudos&, sino que funcionan de almacen de lainformacin gentica.La conversin del tipo de apareamiento se inicia con la introduccin de una rotura bicatenaria en el locus %7 por laendonucleasa + especfica de secuencia. Luego #Y producir la reseccin de una de las cadenas, y se unirn#ad3( y #ad3' a las monocadenas, para buscar secuencias !omlogas e iniciar la invasin de cadenas y elintercambio gentico.Las secuencias !omlogas encontradas, claramente, estarn en los loci +# o +L, y sern las elegidas para lainvasin de las cadenas. *i en %7 se encuentran genes O, se producir la invasin de cadenas con +L "quecontiene los genes O& y viceversa. Luego de la recombinacin, la informacin gentica que estaba en los loci +estar en los loci %7, sin intercambio recproco "es decir, no se copiar el gen que estaba en %7 en lassecuencias +&.3.(. +ibridacin de cadenas dependiente de sntesis$o obstante, actualmente se cree que el mecanismo de recombinacin en la conversin del tipo de apareamientodiverge del de reparacin de rotura bicatenaria luego de la invasin de cadenas, ya que en el primero nunca se venproductos recombinados, sino siempre en parc!e. )ara explicar la conversin gnica sin crossing2o*erse propuso lahibridacin de cadenas dependiente de s%ntesis"*4*%&.Este asegura que luego de la invasin de cadenas, el extremo 01 invasor sirve como cebador para sintetizar 4$%nuevo tanto en cadena adelantada como retrasada, que se separarn del molde. Este 4$% de doble !ebra contendrla secuencia del gen a o O, y se unir al sitio en el 4$% que primero fue cortado por +. )ara que se complete larecombinacin, la cadena 01 de %7 debe ser eliminada para que el 4$% neosintetizada pueda unirse, lo que eliminael gen O del locus %7.

+. )onsecuencias gen,ticas de la recombinacin 'omlogaomo vemos, ninguno de los pasos de la recombinacin !omloga necesita el reconocimiento de una secuencia de4$% especfica, ya que las pocas que se utilizan son muy comunes. )or lo tanto, puede generarse a partir decualquier par de molculas que presente una determinada secuencia !omloga. Esto corrobora la !iptesis de que lafrecuencia de recombinacin es proporcional a la distancia entre los genes que recombinan. $o obstante, tambin

!ay que tener en cuenta las probabilidades de recombinacin, relacionadas con los sitios c!i y con la estructuracindel 4$%.tra consecuencia importante es la explicacin de los fenmenos de conversin gnica observados que no utilizan elmecanismo *4*%. Nmaginemos una clula con un cromosoma !omlogo que contiene el alelo > de un gen, mientrasque el otro contiene el alelo b. Luego de la duplicacin, la composicin gnica de la clula sera >>bb. *e esperaraque de las cuatro gametas generadas, dos posean el alelo > y dos el alelo b, pero es comn observar proporciones06(, e incluso =6


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Esto puede explicarse mediante conversin gnica independiente de *4*%, si pensamos que luego de larecombinacin, pueden quedar molculas de 4$% con la combinacin >b. Esto, necesariamente generar uno o ms!eterodplex que podrn ser arreglados por enzimas de reparacin del material gentico. stas podrn utilizar elmecanismo $E#, y por tanto eliminar un fragmento de 4$% que contenga al "o a los& nucletidos mal apareados, yresintetizar el fragmento utilizando la otra !ebra como molde, pudiendo eliminar la identidad del alelo, y por lo tanto,transformando un alelo > en uno b o viceversa.

-. tras recombinacionesExisten ciertos procesos genticos que rearreglan secuencias de 4$% y permiten una estructura genmica msdinmica. Los mecanismos ms importantes que realizan estas tareas son las recombinaciones sitio espec%ficas"**#& y las recombinaciones transposicionales.La primera es la recombinacin entre dos elementos de secuencia definidos, mientras que la transposicin se daentre dos secuencias especficas o no especficas, generando una modificacin en el orden de los genes. %mbosgeneran grandes impactos en la estructura cromosmica.*e basan en la accin de ciertas protenas denominadas recombinasasque reconocen secuencias especficasdonde suceder la recombinacin, los /untan formando un comple/o protena54$% "el comple,o sin-ptico& y catalizanla ruptura y reunin de las molculas de 4$%. bviamente su actividad est altamente controlada.[.(. #ecombinacin especfica de sitio conservadoraEs la responsable para la mayora de las reacciones en las que un segmento determinado de 4$% es movido,siempre y cuando contenga un elemento de secuencia corto, o sitio de recombinacin. stos transportan dos tipos de

elementos, secuencias unidas especficamente por las recombinasas y secuencias donde ocurren la ruptura del 4$%y su reunin.Esto puede insertar un segmento de 4$% en un sitio especfico, eliminar un segmento de 4$% o invertirlo, deacuerdo a la organizacin de los sitios de recombinacin. Las secuencias de reconocimiento de la recombinasa"simtricas& flanquean una secuencia asimtrica central denominada regin crosso*er, que ser donde suceda laruptura y la reunin de la cadena. *u asimetra genera una determinada polaridad, por lo que la recombinacin entreun par de sitios invertidos invertir el segmento de 4$% entre ellos.Existen dos tipos de recombinasas para **#, las serina recombinasasy las tirosina recombinasas. %mbas sediferencian en el intermediario covalente que se genera entre la protena y el 4$% a la !ora de cortarlo. %mbosintermediarios conservan la energa del enlace roto, lo que permite la reversin del proceso a la !ora de reunir lacadena. Es por esto que el mecanismo es conser*ador, ya que las recombinasas no generan extremos no ligadosluego de su actividad, y no requieren %7) para funcionar.Las funciones principales de este tipo de recombinacin incluyen la insercin de 4$% almacenado en fagos, altera laexpresin gnica, mantiene integridades estructurales, etc.[.'. 7ransposicinEs una forma de recombinacin gentica que mueve ciertos elementos de un sitio del 4$% a otro. Estos elementosson llamados elementos transponibles o transposones, y su movimiento puede suceder con o sin su duplicacin.Los elementos transponibles muestran una peque-a selectividad de secuencia a la !ora de elegir sus sitios deinsercin, por lo que pueden insertarse dentro de genes, eliminando su funcin, o tambin en sus secuenciasregulatorias, lo que los transforma en una excelente fuente de mutaciones y enfermedades, lo que permiti suutilizacin como mutgenos y vectores. *e encuentran en los genomas de toda forma de vida conocida y puedenrepresentar un gran porcenta/e de stos "por e/emplo, ms de la mitad del genoma !umano&.Existen tres tipos principales de transposones6a& Los transposones de 4$%. Estos permanecen como 4$% dentro de un ciclo de recombinacin y se muevenutilizando mecanismos que involucran el corto y la reunin de las !ebras de 4$%. *uelen transportar un gen quecodifica su propia transposasa "si es as, se denominan autnomos&.b& Los retrotransposones similares a los virales "L7#&c& Los retrotransposones poli5%Estos ltimos requieren de la transcriptasa reversa, ya que utilizan un intermediario de #$% que ser el molde pararegenerar la secuencia mvil que se unir al 4$% receptor.;..!. ecanismo de transposicinLos tres tipos de transposones utilizan mecanismos similares de recombinacin para insertarse en un nuevo sitio. Elms simple es el de corte y pegado.)ara iniciarla, la transposasa se une a los extremos de los transposones, unindolos y generando un comple/oprotena54$% estable "el comple/o sinptico o transpososoma&, que asegura que ambos cortes se produzcan almismo tiempo y protege los extremos del 4$% de las 4$%sas. El fragmento poseer !idroxilos501 terminales yfosfatos531 terminales. Luego cortar el 4$% blanco, generando extremos 315) protruyentes "por eliminacin de unaregin de la !ebra 01 terminal& que se unirn a los 015+ del transposn. %s quedarn dos mellas, una en cada

cadena, entre el 015+ del 4$% blanco y el 315) del transposn, que ser rellenada por una 4$% )ol adecuada, y unaligasa.

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Tema 5: Trancripcin y modi!icacionepottrancripcionale

1. "ntroduccinEl primer paso para la expresin de la informacin almacenada en el material gentico, es la transcripcin del 4$%para sintetizar molculas de #$% mensa/ero. 4esde el punto de vista qumico y enzimtico, la transcripcin es muysimilar a la duplicacin del 4$%, mientras que las diferencias principales son6a& La #$% polimerasa no necesita un cebadorb& El #$% sintetizado no permanecer apareado al 4$% molde, sino que se separar luego de unos pocosnucletidos apareados. Esto permite que se puedan transcribir un gen mediante varias polimerasas al mismo tiempo,lo que es necesario para aumentar rpidamente la expresin gnica.c& Es menos precisa, ya que existen menos mecanismos de revisind& La transcripcin copia en forma selectiva solo ciertas partes del genoma y produce muc!as copias. La eleccin dequ regiones transcribir no es azarosa, sino que, contrariamente, est muy controlada.(.(. 8enes2n genes una secuencia de 4$% necesaria para codificar un producto gnico, es decir, un #$% maduro funcional ouna protena. Existen dos regiones de funciones diferentes dentro de stos, una estructural, codificante y quecomprende los intrones y los exones "a veces llamada pseudogen& y una regulatoria, no codificante.

2. )iclo de la transcripcin

'.(. )olimerasasLas bacterias tienen una sola #$% polimerasa, mientras que en las clulas eucariotas !ay tres. La )ol NN es laencargada de transcribir la mayora de los genes "todos los codificadores de protenas&. La )ol N y la )ol NNN participanen la transcripcin de genes especializados codificadores de #$%, la )ol N codifica el gran precursor de r#$%,mientras que la )ol NNN transcribe los genes de los t#$%, #$%s peque-os y el r#$% 3*.La #$% polimerasa bacteriana comprende dos copias de la subunidad O, y una de las subunidades Q, Q1 y \. Eneucariotas se presentan notables !omologas entre #)>( y #)>' con Q y Q1, #)>0 y #)>(( con O, y #)>G con \.*us estructuras y organizaciones son muy similares, lo que permite que cumplan la misma funcin y la interaccincon otras protenas.La forma de cada enzima es seme/ante a la de la tenaza de un cangre/o, cuyas pinzas estn formadas por lassubunidades Q y Q1 "u !omlogas&. El sitio activo est en la base de las pinzas y puede fi/ar dos iones g ]]. 7ambinposee diversos canales que permiten que el 4$%, el #$% y los ribonucletidos entren en el sitio activo.'.'. )asos

*on tres y bien definidos, la iniciacin, el alargamiento y la terminacin. La iniciacin comienza cuando la #$%polimerasa se une a una secuencia de 4$% denominadapromotor "comple/o cerrado&, lo desenrolla y genera unaburbu/a de 4$% monocatenario de unos (= pb "comple/o abierto&. *olo una de las cadenas actuar como molde, loque queda definido con la orientacin de unin de la polimerasa. *e sintetizar un fragmento de ' pb, y luego sealargar !asta los (< nucletidos? cuando este fragmento sea el correcto "suelen observarse varios intentos fallidos&se entrar en la fase de alargamiento al cambiar la conformacin de la polimerasa "se ad!iere ms firmemente almolde&. Esto permite que desenrolle el 4$% molde, se mueva, lo renaturalice y cumpla funciones de revisin. Luegode que la polimerasa transcribi el gen, la terminacin "detencin y liberacin del transcrito& se desencadena porciertas protenas o por estructuracin del producto.3. Transcripcin bacteriana0.(. )romotoresLo que convierte a la polimerasa en una enzima funcional es la adicin de un factor de iniciacin llamado ^. En el

caso de #. coliel predominante es el ^[&, la ca/a 7%7% "solo en genes inducibles&, el iniciador Nnr "centrado en ](&, el elemento promotor de corrienteaba/o "4)E, reconocido por el 7WNN4& y en ciertos casos las islas p8. omnmente un promotor contiene dos o tresde estos elementos. 8eneralmente, y corriente arriba, !ay otros elementos de secuencia necesarios para latranscripcin eficaz.Los factores de transcripcin generales contribuyen para que la polimerasa se una al promotor y desnaturalice el4$%, para que la polimerasa escape del promotor y se dedique a la fase de alargamiento. El con/unto de estosfactores y la polimerasa preparados para la iniciacin se denomina comple,o de preiniciacin.ste comienza a formarse en la ca/a 7%7%, que es reconocida por el factor de transcripcin general denominado7WNN4, puntualmente, por su subunidad 7>) "7%7% binding protein&. El resto de sus componentes se denominangenricamente 7%W "7>) associated factors& que actuarn en la unin a otros promotores o regulan la actividad del7>). ste distorsiona muc!o la secuencia 7%7%, y permite la unin de otros factores, tales como 7WNN%, 7WNN>, 7WNNW/unto a la polimerasa, 7WNNE y por ltimo 7WNN+, siempre en secuencias upstream. Luego, se desnaturalizar elpromotor por 7WNN+ "mediante !idrlisis de %7)& y se contina con un periodo de iniciacin abortiva, para que luegosuceda el escape del promotor.%ntes de que esto suceda, una CcolaD de la polimerasa "denominada 74& que contiene 3' repeticiones de unasecuencia !eptapeptdica, que se fosforilar mediante una subunidad del 7WNN+. Esto permitir el desprendimiento delos factores de transcripcin generales "excepto 7>)& utilizados en la iniciacin.5.!.!. 0B) utiliza una extensa lmina Q para reconocer el surco menor de la ca/a 7%7%, ya que necesita distorsionar laestructura local del 4$%. 4e !ec!o logra una conformacin casi plana de esta secuencia, arqueando el 4$% en unosM


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direccionalidad de la transcripcin. )arece que su extremo $5terminal se inserta en el surco de la )ol NN como lo !acael factor ^.c& El 7WNNW posee dos subunidades y se asocia con la )ol NN. Estabiliza el comple/o previo a la unin de 7WNNE y 7WNN+d& El 7WNNE presenta dos subunidades y recluta "y regula& al 7WNN+e& El 7WNN+ es el factor ms comple/o y se compone de A subunidades. ontrola la transicin %7) dependiente delcomple/o de preiniciacin !acia el comple/o abierto. *u masa molecular es similar a la de la polimerasa. 7ambinparticipa en la reparacin de los apareamientos incorrectos de nucletidos.5.!.3. W.

El comple/o se une a la mitad ms cercana al sitio de inicio de la transcripcin del 2E, mientras que el 2>W se uneprimero a la mitad ms le/ana, reclutando a )ol N.La terminacin se da por una protena terminadora "77W5( en ratn& y una regin rica en 2;7 fcil de desnaturalizar,lo que permite la separacin sencilla del #$%.5.3.. +"A polimerasa (((

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Los promotores para )ol NNN son variados, y la mayora se localiza doKnstream "codifican regiones esenciales paralos #$%&. %lgunos "como los que regulan la sntesis de t#$%& consisten en dos regiones llamadas >ox % y >ox >separadas por una corta secuencia. tros contienen >ox % y >ox "para 3* r#$%&, o incluso ca/as 7%7%.#equiere otros factores de transcripcin, como 7WNNN> "que contiene a 7>) y dos 7%Ws& y 7WNNN "para los genes det#$%s& y tambin 7WNNN% "para los de r#$%, una protena con dedos de zinc&. En el caso de los promotores parat#$%, el comple/o 7WNNN se une al promotor, recluta a 7WNNN> /usto antes del sitio de inicio de la transcripcin y steser el encargado de unir a la )ol NNN, que los desplazar para iniciar el copiado. En el caso de los promotores parar#$%, primero se unir 7WNNN%, y luego 7WNNN y 7WNNN>.(. #odi/icaciones posttranscripcionales

En eucariotas, la secuencia codificadora de un gen est interrumpida en forma peridica por segmentos desecuencia no codificadora, por lo que muc!os genes son mosaicos que presentan bloques de secuenciascodificadores "o exones& y otras interpuestas "o intrones&. La eliminacin de los intrones, la edicin del #$% y laadicin de estructuras terminales funcionales son las modificaciones posttranscripcionales ms comunes entranscritos eucariotas.3.(. appingEs la adicin de una base de guanina modificada al extremo 31 del #$%. sta est metilada y se une por medio de unenlace 31531 inusual que comprende tres fosfatos. *e crea en tres pasos enzimticos, en el primero se elimina unfosfato del extremo 31 del transcrito "generalmente termina en una purina&, luego se a-ade el 87) "por una m#$%guanililtransferasa& y por ltimo, se modifica por la metilacin "en el !idroxilo '1 de la base unida a la caperuza, y aveces tambin en la misma posicin de la base anterior&.El #$% adquiere su capuc!n cuando todava tiene unos '


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y que tambin se cree que acta como una ribozima. 2na sola reaccin de empalme requiere varias molculas de%7).Los cinco #$% "2(, 2', 2=, 23 y 2G& se denominan +"A nucleares pe>ue?os o sn+"Ay no pasan los 0ue?as osn+">) "protena de

unin al punto de ramificacin, no sn#$)& para luego ser desplazada por 2'.El comple/o formado por 2(, >>) y 2'%W unidos al m#$% se denomina comple,o inicial o comple,o #. Luego seunir 2' y !ar sobresalir la adenina activa como protrusin no apareada "comple/o %&. La unin de 2=, 23 y 2G "opartcula de tri5sn#$), formada por interaccin #$%5protena entre 2= y 2G, y por interaccin protena5protena con23& se asociar a 2( y 2' generando el comple/o >, y eliminar 2( para que 2G tome su lugar "unida a *E3&.Los pasos anteriores se conocen como reordenamiento (. El reordenamiento (( desencadenar la catlisis. 2= selibera del comple/o, permitiendo la interaccin entre 2G y 2' "comple/o &, lo que genera el sitio activo y ubica al #$%en una posicin adecuada en su interior. Esta simplicidad de generacin del sitio activo busca disminuir la cantidad deempalmes aberrantes.La segunda reaccin de transesterificacin est dada por accin de la sn#$) 23 que acerca los dos exones. Lassn#$) quedarn unidas al intrn en forma de lazo, pero se separarn luego de que ste sea degradado [email protected].!. (ntrones con autosplicingEl empalme mediante spliceosoma no es el nico mtodo de empalme en la clula. 7ambin se presentan intrones

con autosplicing que no lo utilizan, y varan en sus mecanismos, pudiendo ser de tipo N o de tipo NN. El autoempalmerequiere que el intrn se pliegue para adquirir una conformacin especfica que catalice la qumica de su propialiberacin. En los intrones de tipo NN, la qumica del empalme y los intermediarios de #$% son los mismos que para lospre5m#$% nucleares, utilizando un residuo de % dentro del sitio de ramificacin para atacar el enlace fosfodister enel *E3.Los intrones del grupo N se empalman utilizando un nucletido o un nuclesido de guanosina libre. *u 015+ ataca alextremo 31 del intrn, y la segunda reaccin de transesterificacin es comn a la del empalme de pre5m#$%. Estogenerar un intrn que no posee forma de lazo, y contiene una guanosina terminal. Los intrones del grupo N suelenser ms peque-os que los del grupo NN "=


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El !ec!o de que no !aya intrones en bacterias puede explicarse por trminos evolutivos, ya sea por la prdida destos por las bacterias, o por su aparicin en los eucariotas. En el primer caso, se explicara mediante una necesidadde aumentar el ritmo de duplicacin, mientras que en el segundo requerira algn tipo de recombinacin especfica.Las venta/as que los intrones le confieren a los eucariotas son6a& )ermiten una separacin en dominios proteicos ya desde el nivel genmicob& )ermiten un surgimiento de nuevas protenas por duplicacin y divergencia exnicac& )ermite que se utilicen exones comunes entre genes no relacionadosd& %segura que la recombinacin sea ms probable en un intrn que en un exn, lo que permite mezcla y no rupturae& )ermite empalme alternativo, lo que posibilita la prueba exnica sin desec!ar un exn irreversiblementef& %segura que !aya ms probabilidad de mutaciones en un intrn que en un exn

-. tras modi/icaciones posttranscripcionales[.(. Edicin del #$%Es un mtodo de cambio de la secuencia de un #$% despus de ser transcripto. Existen dos mecanismos quemedian la edicin6 la desaminacin especfica de sitio y la insercin "o delecin& de uridina por un #$% gua.;.!.!. 4esaminacin espec%fica de sitio)or sta, un residuo de citidina especfico dentro del m#$% se convierte en uridina por desaminacin. sta estregulada y puede diferir en distintos tipos celulares. )or e/emplo, generando codones de stop que den productosproteicos ms cortos. Esta desaminacin se lleva a cabo por la citidina desaminasa.7ambin se ve desaminacin especfica de sitio sobre adenosinas, generando inosina, catalizada por la enzimaA4A+"adenosina desaminasa de accin sobre #$%&, presente en tres variedades. La inosina puede aparearse concitidina y alterar as la secuencia de la protena codificada.;.!.. (nsercin o delecin de uridina por +"A gu%a

laramente, este proceso cambia el marco de lectura y los codones con lo que altera el CsignificadoD del mensa/e. Lainsercin o la delecin se llevan a cabo por los #$% de gua "g#$%& que suelen no sobrepasar los M< nucletidos yestn codificados por genes distintos a los del m#$% sobre el que actan. ada g#$% se divide en tres regiones, elancla , la gu%a centraly el segmento poli28 3. El primero determina la regin de m#$% que editar, el segundo lasecuencia buscada "es complementario a sta, con % adicionales&, y el tercero es la fuente de las uridinas a insertar.El g#$% y el m#$% forman un dplex con regiones monocatenarias que sobresalen como asas donde se insertarnlas 2. 2na endonucleasa reconoce y corta el m#$% en estas asas, y permite que la 727asa "01 terminal uridililtransferasa& transfiera 2 !acia la brec!a, que sern ligadas por una #$% ligasa.[.'. 7ransporte del m#$%2na vez procesado por completo, el m#$% se transporta desde el ncleo !acia el citoplasma donde se lo traducir.El movimiento es un proceso activo y regulado minuciosamente. Los m#$% procesados correctamente representansolo una peque-a proporcin del #$% total nuclear.%lgunas de las protenas de unin a m#$% durante su procesamiento se reemplazarn a medida que ste sucede,mientras que otras "como las protenas *#& no lo !arn. )or otra parte, se unirn algunas protenas adicionales. Elcon/unto de todas las protenas unidas a l servirn como identificacin como m#$% exportable. Los m#$% noprocesados y los procesados incompleta o incorrectamente portarn su propio /uego de protenas que bloquearn suexportacin "como las !n#$)s abundantes en intrones&.La exportacin se produce por el comple/o de poro nuclear, que permitir el paso de las protenas peque-as"menores a 3< J4a& y el transporte activo de m#$% y protenas asociadas mayores. %lgunas de stas, portan se-alesde localizacin nuclear que les permitirn regresar al ncleo luego de separarse del m#$% en el citosol.[.0. aduracin del t#$%7odos los pre5t#$%s sufren rupturas y modificaciones de bases. )oseen intrones ms cortos que no presentansecuencias consenso, sino que son reconocidos por generar estructuras secundarias aberrantes "suelen encontrarseen el loop del anticodn&. %s, una endonucleasa los elimina, generando dos exones separados, uno con un extremo01 que contiene un '1501 monofosfato cclico, y otro con un extremo 31 !idroxilo que se adenilar por accin de %7) yuna ligasa. El primero sufrir una apertura del fosfato cclico, de/ndolo en su posicin '1, y el !idroxilo 01 ser elnuclefilo que ataque al otro exn, eliminando adenosil monofosfato. Luego, una '15fosfotransferasa eliminar elfosfato en posicin '1, de/ando un enlace fosfodister usual.

Tema ": Re#ulacin de la e$prein #nicaeucariota1. %egulacin de la e0presin g,nicaLa regulacin de la expresin gnica es notablemente diferente en procariotas y eucariotas. En los primeros, seutiliza para a/ustar su maquinaria enzimtica a su medio fsico y nutricional inmediato, buscando su subsistencia y suadaptacin rpida. En los segundos, en cambio, al estar protegidas de influencias externas, los genes responden a

pocos cambios ambientales, mientras que la mayora se regula para lograr la diferenciacin celular, es decir, expresargenes caractersticos en momentos caractersticos para cumplir alguna funcin del organismo entero y no de la clulaindividual.4e ms est decir que la activacin selectiva de genes est cuidadosamente regulada, ya que es la base del buenfuncionamiento de la clula en s, pero tambin de los te/idos y rganos en los que sta est incluida.(.(. $iveles de control

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Existen diversos Cniveles de regulacinD, es decir, diversos procesos de la expresin gnica que pueden sercontrolados mediante !erramientas celulares para modificar la cantidad y la variedad de productos gnicos. El msgeneral es el ni*el genmico, es decir, la accesibilidad de la maquinaria de transcripcin al gen que transcribir, yest determinado por el nivel de condensacin de la cromatina, inducido por modificaciones covalentes de susprotenas estructurales.El ms utilizado por la clula, en cambio, es el ni*el transcripcional, es decir, la regulacin del inicio del proceso detranscripcin de un gen determinado.)or otra parte, las clulas eucariotas permiten el control a ni*el de procesamiento, basado en la regulacin de lasmaquinarias de splicing y otros procesamientos de los transcriptos as como tambin de la salida al citosol de stos.7ambin se notan regulaciones a ni*el traduccional, donde se puede controlar el inicio de sta y su continuacin. )or

ltimo, tambin !ay regulaciones a ni*el posttraduccional, modificando las protenas recin sintetizadas.(.'. Nnicio del controlLos controles de la expresin pueden tener dos orgenes6 un origen endgeno, cuando censa cambios en lacomposicin del medio interno que deben ser solucionados, o un origen e1geno, cuando censa cambios ambientalesque inducen a un cambio de la situacin metablica de la clula en cuestin. En este ltimo caso, se requiere algnsistema de comunicacin celular que se convierta en una se-al interna capaz de ser interpretada.Las se?ales e1tracelularesson llamadas Cprimeros mensa/erosD y poseen receptores en la membrana de las clulasdiana, que permiten su unin e inducen la sntesis intracelular de otros compuestos denominados Csegundosmensa/erosD. *ern estos los que activarn sistemas de modificacin intracelular "generalmente quinasas& llamadosCterceros mensa/erosD que podrn al fin y al cabo, regular la expresin gnica en cualquiera de los niveles expuestosen (.(., aunque generalmente lo !acen a nivel transcripcional.

2. %egulacin transcripcional

La regulacin de la iniciacin de la transcripcin es la forma ms difundida de control gnico en eucariotas. Estorequiere la interaccin de protenas con el 4$% para modificar su transcripcin.4e a! que podamos clasificar los elementos del sistema de regulacin en cis, dominios genticos temporales yespaciales de la expresin, cuya funcin es controlar la produccin derivada del gen que controlan? tambinencontramos elementos trans, protenas que comandan la regulacin mediante interaccin con los elementos cis.'.(. *ecuencias reguladorasExisten tres secuencias reguladoras principales en los genes eucariotas, la ca/a 7%7%, las regiones proximales alpromotor, y las regiones inductoras. 7anto los elementos proximales como las regiones inductoras son secuenciasmuy parecidas en funcionamiento y estructura, y se diferencian fundamentalmente por su ubicacin. 4e !ec!o secree que la mayora de los genes eucariotas son regulados por varios tipos de secuencias reguladoras..!.!. Ca,a 0A0AEn todo gen que se transcriba de manera muy activa en momentos particulares del ciclo celular, o en tipos celularesdiferenciados especficos, se encontr una secuencia muy conservada denominada ca,a 0A0Aa unos '350< pares debases upstream del sitio de inicio de la transcripcin. sta corresponde a una secuencia consenso de seis pares debases, que usualmente es 7%7%7% o 7%7%%%. *u modificacin induce a la prdida de velocidad de transcripcin, y sise eliminan los nucletidos entre sta y el inicio de la transcripcin se nota que lo que vara es el sitio de inicio, lo quenos !ace pensar que la ca/a 7%7% sirve en la ubicacin de la polimerasa para iniciar la transcripcin. $o obstante, lapresencia de ca/a 7%7% posibilita una transcripcin a muy ba/o nivel "a un nivel basal&..!.. #lementos pro1imales del promotor*on las regiones de control ubicadas a no ms de 0


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La regulacin de la expresin gnica por elementos en trans es un mecanismo comple/o dependiente de cada gen.*uelen funcionar mediante la unin de factores de transcripcin basales, que se enlazarn a la #$% )ol NN paraubicarla en la ca/a 7%7% y permitir que comience la transcripcin. stos pueden unirse a coacti*adores, protenas deenca/e y unin protena5protena, que interaccionarn adems con otras protenas regulatorias unidas a secuenciasen secuencias activadoras y secuencias proximales al promotor, ya sean activadores, como represores. Laconformacin y la estabilidad del comple/o formado sern los factores fundamentales para regular la expresin delgen en cuestin.'.0. Nnteraccin cis5transLos elementos en trans poseen un dominio de interaccin a 4$% que no slo debe unirse a l de manera fuerte, sinoque debe reconocer secuencias consenso de manera casi inequvoca. )ara esto, aprovec!an el !ec!o de que la

realidad qumica que se presenta en el surco mayor de una molcula de 4$% cuando se encuentra un enlace entrenucletidos por interacciones de :atson y ricJ. %s, se reconocern ciertos grupos especficos como aminos,cetonas, metilos, etctera.)ara !acerlo, se puede servir de distintas !erramientas, ya sea simples aminocidos "la glutamina y la asparaginareconocen dmeros adenina5timina, mientras que la arginina citosina5guanina&, o de estructuras proteicas mscomple/as..3.!. 4ominios de unin a 4"ALa interaccin proteica con el 4$% suele deberse a moti*os estructurales. En la mayora de stos, las O !lices seubican perpendicularmente al 4$%, y sus tomos interaccionan con tomos del surco mayor del 4$%, adems deestabilizarse con uniones al puente de azcar5fosfato. La clasificacin actual de los factores de transcripcin se basanen los dominios que contienen, y stos suelen poseer secuencias de aminocidos consenso.a& otivo de !lice5giro5!lice u homeodominio, poseen una regin de G< aminocidos conservada que codifica parauna estructura de tres !lices O, una que se ubicar paralela al e/e del 4$%, y dos paralelas entre s que podrn

interaccionar con el surco mayor. *u sntesis es dirigida por secuencias de 4$% !omlogas denominadas ca,ashometicas, muy importantes en fenmenos del desarrollo.b& otivo de dedos de zinc. )resentan regiones !elicoidales que se pliegan en torno de un in central de zinc, lo queproduce un dominio compacto. Existen tres variedades6b(& '+', protenas con dos cistenas y dos !istidinas de complexin a cinc, que puede insertar un sector !elicoidal enel 4$%, y pueden unirse entre s girando alrededor del 4$% para generar una interaccin muc!o ms especfica.b'& =, protenas con cuatro cistenas de complexin a cinc, que slo poseen dos dedos repetitivos "las '+'poseentres& con simetra rotacional doble, es decir, se unen a secuencias de 4$% consenso que son repeticiones invertidas.b0& G, protenas con seis cistenas de complexin a dos tomos de cinc, generando un dominio globular compacto,que se asocia en dmeros mediante un superenrollamiento de sus O !lices.c& otivos de cremallera de leucina. )osee una leucina cada siete aminocidos, lo que permita una dimerizacin dedos O !lices !idrfobas "posee un aminocido !idrofbico cada tres o cuatro aminocidos& cada unainteraccionando con un surco mayor contiguo, lo que da la impresin de que Cagarra al 4$%D. 7ambin se puedenencontrar cremalleras b-sicasque poseen carcter bsico en la zona de interaccin con el 4$%.d& otivos de !lice5bucle5!lice. *e compone de dos regiones O5!elicoidales separadas por un bucle no !elicoidal,estando stas compuestas fundamentalmente por aminocidos bsicos. )uede formar !eterodmeros.e& otivos #N$8. Es un dominio formado por tres !lices O ricas en cistenas capaz de acomple/arse a dos zinc yunirse a ubiquitinas..3.. Control gnico y dimeri$acin7res motivos pueden formar dmeros, los dedos de zinc de tipo =, las cremalleras, y las protenas con !lice5bucle5!lice.ada monmero tiene un dominio de fi/acin al 4$%. En stos, la formacin de !eterodmeros no influye sobresu especificidad sino que permite que los dominios de activacin se renan para formar un solo factor detranscripcin. La formacin de!eterodmeros aumenta la cantidad de secuencias posibles de 4$% a las que puedeunirse una familia de factores.Existen unos '


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El grado de condensacin de la cromatina y su interaccin con otros componentes nucleares son un mtodobastante utilizado en la regulacin gentica. *e cree que los cromosomas poseen CterritoriosD definidos y separadosde acuerdo a su condensacin lo que modifica el acceso de la maquinaria de transcripcin o reparacin.*e basa en que la expresin gnica requiere tanto la laxitud de la cromatina en el gen que se expresar como lamaquinaria transcripcional necesaria para !acerlo. La cromatina condensada de un cromosoma suele agruparse "cis&o incluso entre varios cromosomas "trans&. Esto permite que la liberacin y la modificacin de estos clsters decromatina, permitan la modificacin de la expresin gnica de distintos loci que regulan la misma actividad celular.0.(. ondensacin de la cromatina y regulacin de la expresin gnicauando el 4$% est condensado en forma de cromatina, incluso en su forma laxa, esto representa un impedimentopara la transcripcin en esa zona, ya que aunque est formando un nucleosoma, ste impide su accesibilidad a los

factores de transcripcin, !ablando de una regin promotora. *e observa que las regiones !ipersensibles a laexpresin, que codifican para genes de constante expresin, son laxas y no estn compactadas, lo que representa unpeligro para la estabilidad del 4$%. Las regiones de expresin frecuente pero no constante deben tener unmecanismo de modificacin de la estructura de la cromatina que permita !acerlas accesibles.Esta modificacin estructural en la cromatina puede tener lugar incluso antes de que sea necesaria la transcripcin, yse lleva a cabo por dos procesos, la modificacin covalente de !istonas, y por accin de los comple/os remodeladoresde la cromatina.3.!.!. odificaciones co*alentes en las histonasLas !istonas son protenas notablemente bsicas, lo que permite su interaccin con el 4$%. *u basicidad est dadapor una gran densidad de residuos aminoacdicos bsicos "principalmente lisina&. )ara regular la composicinestructural de la cromatina, las !istonas sufren modificaciones en sus colas y en sus dominios globulares.0.(.(.(. 4E*%E7NL%N$El papel de la desacetilacin !istnica, sobre los extremos $5terminales de las !istonas nucleosmicas que se unen

a la ca/a 7%7% de los genes que reprimen, conlleva al aumento de la carga positiva en las lisinas de este sector, loque permite la interaccin enrgica con los fosfatos del 4$%, y aumenta la afinidad de ste por la superficienucleosmica, lo que impide el acceso de los factores de transcripcin generales a la regin promotora. En cambio,cuando los extremos $5terminales estn !iperacetilados, las cargas de las lisinas estn neutralizadas y lasinteracciones con los fosfatos se eliminan permitiendo la interaccin con los factores de transcripcin. *e !an aisladohistonas desacetilasasen !umanos.*e !a dilucidado el mtodo de accin de stas !istonas desacetilasas en la regulacin de la expresin gnica. Enlevaduras, encontramos una !istona desacetilasa "#pd0& que puede interaccionar con un comple/o multiproteico quecontiene a una enzima ubicadora "*in0&. sta interacciona con un represor transcripcional "2meG& que se une a unasecuencia reguladora para ubicar a la #pd0 en un sitio para que desacetile las !istonas cercanas, !aciendo menosaccesible al 4$%. En otros organismos, se !an identificado anlogos al sistema 2meG5*in05#pd0. 4e !ec!o, enmamferos, se encontr la protena m*in0 que interacciona con una desacetilasa y con un represor de unin a islasde 35metilcitidina5guanosina.0.(.(.'. %E7NL%N$ 2n mecanismo similar se !a encontrado para la activacin de la transcripcin gnica mediante !istonas!iperacetilasas. *e !an encontrado protenas de reconocimiento de secuencia activadoras, que se unirn a ciertasprotenas que interaccionarn con los comple/os de las histonas acetilasas, lo que aumentar la accesibilidad por lamaquinaria transcripcional y activar la transcripcin de la regin. 7ambin se !a notado que el comple/o general detranscripcin, 7WNN4, interacciona con varios dominios de activacin, y posee actividad de !istona acetilasa.3.!.. Comple,os remodeladores de la cromatinaEn levaduras se pudo descubrir un comple/o multiproteico llamado comple,o )DiE)nfque activa ciertos promotores.%lgunas de sus subunidades poseen !omologa con las !elicasas, y se nota que producen la susceptibilidad del 4$%nucleosmico, tanto a la degradacin con 4$%sas como a la accin del comple/o transcripcional. *e cree que estecomple/o interacciona con el 4$% nucleosmico induciendo su disociacin transitoria de su superficie. *e !anencontrado anlogos al comple/o en eucariotas superiores, consumiendo todos %7).Existen diversos mecanismos para la remodelacin de la cromatina. Entre los ms comunes encontramos6a& 4esplazamiento de los nucleosomas. iertas protenas de la familia %ct suelen unirse fuertemente a una cortasecuencia de reconocimiento sobre el 4$% nucleosmico e inestabilizan la interaccin 4$%5!istonas, induciendo aldesplazamiento de stos para separarse de %ct.b& Expulsin del comple/o de !istonas. iertas protenas inducen la separacin de las !istonas, destruyendo elnucleosoma.c& Expulsin de ciertas !istonas. %lgunos reguladores pueden separar selectivamente a las !istonas +' "% y >& deloctmero, no desestabilizando el nucleosoma "ya que stas no son imprescindibles para su estructura& peropermitiendo una mayor accesibilidad de la maquinaria transcripcional al 4$%d& #eemplazo de !istonas. tros reguladores pueden reemplazar las !istonas +' por otras con caractersticasdistintas, capaces de una segunda regulacin, o de interacciones diferentes con el comple/o de transcripcin.0.'. #egulacin epigentica*e denomina regulacin epigenticaa los patrones !eredables de la expresin gnica en los que no intervienen

cambios en la secuencia del 4$%. Existen diversos mtodos de generar regulacin epigentica, aunque la mayorainvolucra a modificaciones covalentes del 4$% y de las !istonas, capaces de ser detectados como un Csistema delengua/eD !eredable, que pueda ser !eredado en la descendencia, modificando el fenotipo de clulasgenotpicamente idnticas.% continuacin se presentan diversos mtodos de regulacin epigentica. 2no de stos es la remodelacin de lacromatina, discutido en 0.(.'.3..!. etilacin del 4"A

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El 4$% puede metilarse a nivel de las citosinas "generando 35metilcitosinas& adyacentes a guaninas. Esto tienediversos efectos a nivel regulatorio. En primer lugar, modifica la estructuracin de la doble !lice, distorsionndola yevitando interacciones usuales entre s y con las !istonas, lo que modifica el reconocimiento topolgico de la regin.)or otra parte, tambin se nota el reconocimiento de ciertas enzimas por sistemas desacetilantes de !istonas, y porotras protenas de reconocimiento a citosinas metiladas, que pueden inducir a la unin de comple/os de remodelacinde la cromatina u otros reguladores.3... odificacin co*alente de histonasLos cuatro tipos de !istonas que forman parte del octmero nucleosmico poseen una cola lateral que no cumplefunciones estructurales sino regulatorias. stas poseen ciertos aminocidos especficos que pueden sufrirmodificaciones covalentes capaces de regular la expresin gnica en las regiones de 4$% envueltas en el

nucleosoma en s.Entre las modificaciones covalentes ms comunes encontramos6#odi/icacin E/ecto !! En$ima responsable bser*aciones

%cetilacin %ctivador Lys %cetilasas *e da en +0 y +=Wosforilacin 4esconocido *er `uinasas *e da en +0

etilacin%ctivador orepresor

Lys y%rg

etiltransferasas *e da en +0 y +=

4eiminacin%ctivador orepresor

%rg 4eiminasas7ransforman %rg en citrulina e impiden que stassean metiladas

2biquitinacin %ctivador Lys 2biquitilasas #eclutan factores de transcripcin

4eubiquitinacin #epresor Lys 42>sExisten ms de (s, de 3 familias, = soncisten proteasas y una es una metalo proteasa.

%4) ribosilacin 4esconocido *er %4)5ribosiltransferasas )ueden polimerizarse aumentando su efectoNsomerizacin 4esconocido )ro Nsomerasas 4istorsionan el esqueleto polipeptdico4. tros ni*eles de regulacin=.(. #egulacin post5transcripcionalLuego de que el transcripto primario fue sintetizado, existen diversos procesos de regulacin de su expresin antesde que ste pueda servir en la traduccin de protenas.5.!.!. )plicing alternati*oEn eucariotas, los patrones de splicing no son siempre los mismos. s all que en ciertos casos s lo sea, es comnobservar que los transcriptos maduros provenientes de un gen no siempre sean los mismos, a veces por un splicingazaroso, y otras veces por un splicing alternati*oregulado. )or e/emplo, se observan casos donde existen exonesopcionales que pueden aparecer o no en el producto, intrones que pueden eliminarse o no, exones mutuamenteexcluyentes o intrones de longitud variable. Esto no solo permite el aumento de la variabilidad de productos proteicos

relacionados que puede generar un gen, sino que tambin regula la funcionalidad y las propiedades de las protenasde acuerdo a la regulacin de la maquinaria de splicing.*e nota splicing alternativo tanto en una misma clula "en diferentes etapas de la vida celular& como tambin endistintos tipos celulares para generar productos con distintas funciones provenientes de orgenes comunes.5.!.. 0ransporte a tra*s del poro nuclearLa salida de un m#$% maduro al citosol es un proceso altamente selectivo. La doble membrana lipdica del ncleocontiene poros. stos le/os estn de ser sectores estticos, ya que involucran un gran nmero de mecanismos deregulacin debido a la posibilidad de controlar qu pasa y qu no pasa desde el interior nuclear al citosol o viceversa.El primer elemento imprescindible para que esto suceda es el reconocimiento de ciertas secuencias de locali$acinen los productos nucleares o citoslicos. stas podrn ser reconocidas por ciertas protenas especficas que podrninteraccionar con algunas de las ms de G. sta ser la primera que interaccionecon las protenas del comple/o del poro nuclear, permitiendo el inicio del paso por su interior. Luego, ciertas !n#$)s"denominadas Crestringidas al ncleoD& son separadas del m#$% mientras ste atraviesa el poro, al mismo tiempoque otras "las CshuttleD& interaccionan con el comple/o del poro nuclear y permite la salida del m#$%, quedandounidas a l !asta que ste llegue al citosol. En este momento se separarn siendo reemplazadas por protenascitoplasmticas ")%>) y m#$)s&, pudiendo volver al interior nuclear.El regreso al interior nuclear se da mediante el mecanismo del importe de carga. ste se basa en la accin de dos

protenas, #an "una 87)asa& y la importina. sta ltima se unir a #an587) en el ncleo, pudiendo salir alcitoplasma. %ll podrn separarse, unindose la importina a las protenas nucleares "con una secuencia se-al $L*& ytransformndose la #an587) en #an584). %mbos productos pueden atravesar nuevamente el poro, llegando alinterior nuclear, donde la importina liberar su carga y podr reunirse con una #an587), mientras que la #an584)sufrir el intercambio de su 84) por un 87) nuevo.5.!.3. #stabilidad del m+"A en el citoplasma

Existen diversos mtodos para controlar la estabilidad del m#$% en el citoplasma. La vida media de un m#$% en ldepende bsicamente del organismo del que se trate, por lo que las tasas de recambio en stos estn usualmenterelacionadas a la de eliminacin. )or otra parte, ciertos mecanismos de inestabilidad extra permiten una regulacin dela expresin gnica.2n punto notablemente importante a la !ora de estudiar la estabilidad de los m#$% es su cola de poli"%&501, ya quesu ausencia determina una eliminacin casi inmediata del transcripto. 4e !ec!o, la eliminacin de sta "mediante

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nucleasas especficas, o mediante ruptura endonucleoltica inespecfica& permite un ataque inmediato de CexosomasD,comple/os nucleolticos de actividad exonucleoltica 0131.)or otra parte, la eliminacin de la caperuza en 31 tambin induce a la eliminacin del transcripto, mediante unaactividad exonucleoltica 3101.5.!.5. #dicin del +"ALa edicin del #$% es una alteracin sitio especfica de una secuencia de #$%, sin alterar la secuencia de 4$%que le dio origen. *e !a visto tanto en m#$%s, como tambin en otros tipos de #$%s. )uede contar con inserciones,deleciones, o conversiones entre bases. $tese que los primeros dos mtodos alteran el tama-o y el marco delectura de los #$%s maduros, mientras que el tercero modifica su secuencia solamente. )or lo general, la insercin ola delecin de nucletidos se da sobre residuos de uridina, mientras que las sustituciones son llevadas a cabo por

protenas especiales y suelen ser6a& %denosinas por inosinas, mediante la adenosina desaminasa, que desamina el carbono G, reconociendo unasecuencia consenso de un #$% doble !ebra.b& itosinas por uracilo, por un mecanismo similar.$o obstante, ciertas modificaciones puntuales pueden traer notables consecuencias en la expresin del m#$%. )ore/emplo, la creacin o eliminacin de un codn de inicio de la traduccin, la modificacin del marco abierto de lectura,creacin o eliminacin de codones de detencin de la traduccin, etc.En t#$%s, se observa la utilizacin de la edicin del #$% para lograr una estructura secundaria correcta, paraobtener los puntos de reconocimiento de las aminoacil5t#$% sintetasas, modificaciones del anticodn, etc. 7ambines observado en r#$%s, donde apunta fundamentalmente al aumento de la eficacia de stos en su funcinribozimtica.La edicin posee diversas funciones bsicas de la fisiologa celular. En primer lugar, permite el desarrollo de nuevosproductos sin necesidad de incrementar el nmero de genes, ni producir modificaciones peligrosas en el genoma. )orotra parte, protege al genoma contra ciertos virus, ya que puede editar los m#$% sintetizados por stos, impidiendoque desarrollen sus caractersticas virulentas. 4e aqu que su mal funcionamiento sea una de las causas comunesdel cncer y las enfermedades autoinmunes.

5.!.. )umoilacinEs la ubiquitinacin del factor de inicio de la traduccin eNW=E "encargado de reconocer la caperuza 31& para activarloy permitir su funcionamiento en la sntesis de ciertas protenas esenciales para la proliferacin celular. *u malfuncionamiento es oncognica.=.'. ontrol por metabolitoEs un mecanismo de regulacin gnica que puede tanto clasificarse como posttranscripcional como traduccional. *ebasa en la interaccin del m#$% maduro citoslico con ciertas protenas especficas que regularn su traduccin, yestando stas reguladas por la concentracin de metabolito en el medio.2sualmente, el metabolito que regula su actividad es el sustrato "o uno de los sustratos& de la enzima codificada enel m#$%. El e/emplo ms comn es el control de la ferritina. uando !ay ba/os niveles de !ierro, se activa un grupode protenas denominado N#E5>) que se unen a la regin 31527# del m#$% citoslico que codificada para la ferritina"una protena de unin a !ierro&, impidiendo su traduccin. )or otra parte, las N#E5>) activas permiten laestabilizacin del m#$% que codifica para la transferrina "una protena transmembrana de captura de !ierro&mediante su unin al 27#501 de ste.=.0. #egulacin traduccional Existen diversos mtodos de regulacin traduccional. La mayora involucran interacciones con las regiones 27# 01 y31, que dificultan la interaccin con las subunidades ribosomales, y con factores de inicio de la traduccin.2n e/emplo interesante es el control que se basa en el factor de inicio de la traduccin eucariota eNW'. ste posee undominio de unin a 87). uando est unido a ste, puede enlazarse con el metionil5t#$% que comenzar laelongacin de la cadena polipeptdica. La regulacin por eNW' se da a nivel del contenido energtico celular. *i stees muy ba/o, no podr reemplazar su 84) por un 87) y se detendrn los procesos traduccionales inespecficamente

"que son altamente dependientes de %7)&, lo que impedir la sntesis de protenas defectuosas.=.=. #egulacin posttraduccionalLuego de sintetizadas las protenas, se pueden producir fenmenos de modificacin covalente, protelisis controladao protelisis completa de las mismas.La protelisis completa es fundamental para una gran cantidad de funciones celulares. En ella interviene elproteosoma, que detectar a las protenas CmarcadasD para su eliminacin mediante se-ales de ubiquitinacin.

(. "ntegracin regulatoria en organismos multicelularesLa integracin metablica y funcional en organismos multicelulares se da por accin de ciertas se-alesextracelulares.3.(. +ormonas polipeptdicasLas !ormonas peptdicas o proteicas no pueden difundir a travs de la membrana plasmtica, sino que se unen areceptores especficos de la superficie celular que sern los encargados de transmitir la se-al !acia el interior celular

por un proceso denominado transduccin de se?ales.Esto requiere que los receptores de se-ales extracelulares puedan generar algn cambio intracelular transmisible.)or lo general, estos cambios son fosforilaciones proteicas. )or e/emplo, el interfern R puede unirse a su receptor demembrana X%, que al dimerizar "por accin del NW$R& puede activar su actividad quinasa, y fosforilar una protena derespuesta denominada *tat(O, que tambin dimerizar, y podr ingresar al ncleo celular para activar la transcripcinde ciertos genes de respuesta.3.'. +ormonas liposolubles

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stas pueden difundir a travs de membranas plasmticas y nucleares, pudiendo unirse a factores de transcripcinespecficos pertenecientes a la superfamilia de receptores nucleares.ada uno de estos receptores posee una regin $5terminal singular de longitud variable con regiones que funcionancomo dominios de activacin de la transcripcin. El dominio de fi/acin al 4$% est ubicado cerca del centro ypresenta motivos de dedos de zinc de tipo =? est altamente conservado. El dominio de fi/acin a la !ormona estubicado en el extremo 5terminal y contiene un dominio de activacin.Los receptores se unirn al 4$% en forma de dmeros simtricos, generalmente !eterodimricos, siendo uno de losmonmeros un receptor nuclear comn llamado #Y#. Los monmeros interactan entre s de modo tal que losdominios de fi/acin al 4$% se ubican con la misma orientacin. La unin de la !ormona induce un cambio deconformacin capaz de modificar la actividad de los factores de transcripcin, pudiendo !acerlos funcionar como

activadores o como represores. En la conformacin unida al ligando, pueden dirigir la !iperacetilacin de !istonas ennucleosomas cercanos, mientras que la conformacin no unida a ste, puede colaborar en la generacin del comple/ode iniciacin.Los receptores nucleares !omodimricos se !allan tanto en el ncleo como en el citoplasma y su actividad esregulada mediante el control de su transporte desde el citosol !acia el interior del ncleo. uando no est unido a la!ormona, se asocia a un gran nmero de protenas in!ibidoras como las +sp[< y +spA


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secuencia 28272? la primera ser amplificada con un primer 88%8, mientras que la segunda con una %%%%.7ratando a una alcuota del producto de reaccin con un primer y a otra con otro, y observando cul amplifica, sepodr determinar si la secuencia inicial estaba metilada o no.G.[. Ensayos del doble !bridoEl producto codificado por el gen '"3de levadura es un activador transcripcional que posee dos dominiosfuncionales independientes6 el domino de unin a 4$% y el dominio de activacin. )or lo tanto, si fusionamos unaprotena "Y& al dominio de activacin y otra "& al dominio de unin a 4$% es posible probar si stas dos protenasinteraccionan dentro de la clula.*i las protenas Y e se asocian dentro de la levadura, necesariamente se ensamblar el activador '"3, y portanto ser capaz de activar la transcripcin de los genes cuya expresin dependa del mismo, por e/emplo A

posible utilizar el promotor de A

2. )ontrol mittico'.(. 4escubrimiento del )W y el %)

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.!.!. Ciclina B y uitina ligasa "E0& que transferir la ubiquitina al producto. Las subunidades E' y E0suelen ser especficas para determinados productos, y las E0 son comple/os proteicos.El %) de !uevos detenidos en metafase tiene poca actividad estimulante de ubiquitinacin, mientras que el aisladode !uevos estimulados para completar la mitosis, posee una gran actividad, y est fosforilado. uando el )Walcanza su mxima expresin, fosforila y activa al %). ste se desactivar !acia el final de 8(. La ciclina >, encambio, se sintetiza de manera continua durante el ciclo celular.'.'. 4escubrimiento de reguladores similares a )W..!. 4%mero Cdc!3ECdcEl modelo que permiti obtener nuevos descubrimientos en la regulacin mittica del ciclo celular fue)chi$osaccharomyces pombe, una levadura que crece de tama-o desde su fase 8(!asta antes de dividirse. Lasmutaciones recesivas termosensibles en ciertos genes "llamados genes cdc& impiden que las clulas entren enmitosis. )untualmente mutaciones en el gen cdcimpiden la entrada en la mitosis, o la aceleran. 4e a! que laprotena dc' !aya sido determinada como un regulador mittico.La bsqueda de genes emparentados al cdcen otros eucariontes permiti identificar protenas anlogas incluso en!umanos, que reemplazaban la actividad de dc' en clulas defectuosas. *e determin que dc' era una quinasa,lo que llev a compararla con el )W, y a encontrar que es anlogo a su dJ. )osteriormente se !all la protenadc(0 anloga a la ciclina > de F. lae*is, lo que dio a pensar que el dmero dc(0@dc' forma el )W de ). pombe,ampliamente comprobado luego.... +egulacin del


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un grupo isoprenilo, que le permite anclarse a la membrana nuclear&. stas dimerizan y se entrecruzan medianteinteraccin cola5cola y cabeza5cabeza. %l principio de la mitosis, el )W activo fosforila serinas especficas y losdespolimeriza, lo que permite la desintegracin de la membrana nuclear en peque-as vesculas.b& ondensacin de los cromosomas. En levaduras se !a visto que el )W fosforila "directa o indirectamente& ciertasprotenas denominadas * que forman partes de comple/os proteicos denominados condensina. stas "y otras delcomple/o& se fosforilan al entrar en mitosis, e inducen a que se una al 4$% y lo lleva a un estado desuperenrollamiento.c& *eparacin de las cromtidas !ermanas. *e demostr que para inicial la anafase tambin se requiere ladegradacin de otras protenas que no son ciclinas. uando se sustituye el m#$% de la ciclina > por uno de unaciclina > no degradable, se detiene la mitosis, pero la distribucin de los cromosomas se realiz normalmente.

Eliminando la cantidad de %) activo en clulas en mitosis, se observ que en ese caso la distribucin de loscromosomas se enlenteca o no suceda. Las cromtidas !ermanas no se separan antes de la anafase debido aciertas protenas que las ad!ieren llamadas cohesinas, las que comparten ciertas subunidades con las condensinas.Las co!esinas son reguladas por el %), ya que ste ubiquitina al inhibidor de la anafase"%N&, lo que debilita la uninentre cromosomas por la co!esina, y permite su separacin. El %) no acta sobre la ciclina > !asta el final de laanafase, ya que es necesario mantener los cromosomas condensados !asta que !ayan sido distribuidos.d& itocinesis. El )W en elevada actividad fosforila la cadena liviana de la miosina, lo que in!ibe su ad!esin a losfilamentos de actina. La inactivacin del )W al final de la anafase, permite que las fosfatasas defosforile la miosina yactive la maquinaria contrctil, generando la citocinesis.

3. )ontrol sint,ticos all que en ). pombela decisin fundamental para completar el ciclo celular es el de entrar en fase , en lamayora de los organismos eucariotas, la decisin primordial es entrar en fase *. 2n e/emplo claro de esta realidad es)accharomyces cere*isiaeque se divide por brotacin. El brote aparece al comienzo de la fase * y crecer !astasepararse luego de la fase . Las clulas !i/as crecern durante 8(, y cuando tomen la decisin irreversible decontinuar su ciclo celular, entrarn a fase * y generarn un nuevo brote.

0.(. *)W y 47odas las mutantes de ). cere*isiaeposeen un brote de tama-o constante. La mutante en el gen C4Gno presentabrotes. Esto indica que 4 es decisiva para la entrada en fase *, y bloquean a las clulas en 8(.La protena 4 es !omloga a dc', e incluso pueden complementar su actividad en los distintos organismos. )oranaloga, pareca probable que un presuntopromotor de la fase )"*)W& que actuara como quinasa de protenas queexpresen las de sntesis del 4$%, fuera un !eterodmero compuesto por 4 y una ciclina. *e encontraron tresprotenas probables para esta funcin6 ln(, ln' y ln0. Estas tres estaban emparentadas, y a su vez eranparecidas a la ciclina % !umana.Las clulas pueden crecer a excepcin de que las tres protenas estn ausentes, aunque la ausencia de cualquierade las tres bloque a la clul

Biología Molecular Completa

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