Tema 9. Regulación de la expresión génica en eucariontes. Dr. Barbadilla

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Dr. Antonio Barbadilla

Tema 9. Regulación de la expresión génica en eucariotas 1

Tema 9: Regulación de la expresión génica en eucariotas

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Objetivos tema 9:Regulación de la expresión génica en eucariotas

Deberán quedar bien claros los siguientes puntos:

•Regulación genética durante el desarrollo•Totipotencia y diferenciación•Mapas de destino en el nemátodo Caenorhaditis elegans•Desarrollo temprano de Drosophila

•Genes maternos•Genes segmentales•Genes homeóticos

•Regulación de la transcripción en eucariotas•Interacción elementos cis y factores trans•Metilación del DNA

•Regulación postrancripcional•Procesamiento alternativo

•Generación genética de la diversidad de anticuerpos•Genética del cáncer

Deberán quedar bien claros los siguientes puntos:

•Regulación genética durante el desarrollo•Totipotencia y diferenciación•Mapas de destino en el nemátodo Caenorhaditis elegans•Desarrollo temprano de Drosophila

•Genes maternos•Genes segmentales•Genes homeóticos

•Regulación de la transcripción en eucariotas•Interacción elementos cis y factores trans•Metilación del DNA

•Regulación postrancripcional•Procesamiento alternativo

•Generación genética de la diversidad de anticuerpos•Genética del cáncer

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Desarrollo ontogenético

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El nemátodo Caenorhaditis elegans

959 células somáticasCiclo vida 3,5 días

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El nemátodo Caenorhaditis elegans

959 células somáticasCiclo vida 3,5 días

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Mapa de destino celular en C.

elegans

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Mapa de destino celular

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Desarrollo temprano de Drosophila melanogaster

Juego de herramientas genéticas (Genetic toolkit): Conjunto de herramientas común que pueden utilizarse para crear

muchas estructuras

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Desarrollo temprano de Drosophila melanogaster

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Genes maternos: crean gradiente citoplasmático en el huevo y su origen es materno

•bicoid: segmentos anteriores•nanos: segmentos posteriores

Genes implicados en el desarrollo temprano de Drosophila melanogaster

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Genes de segmentación (aprx. 20): determinan el número y la organización de los segmentos

•Genes gap: regiones del embrión•Genes regla de pares (pair-rules): definen pares de segmentos•Genes de polaridad de segmento: definen segmentos individuales


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Genes homeóticos: determinan la identidad de los segmentos. Se descubrieron a partir del estudio de mutantes homeóticos


Mutante Antennapedia

Mutante bithorax

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Mutante bithorax

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La expresión ectópica del gen homeótico eyeless produce la formación de las estructuras del ojo en una pata de Drosophila

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Genes homeóticos: determinan la identidad de los segmentos. Secuencia reguladora característica denominada homeobox -> Sec. DNA 180 pb, determinan sitios de unión DNA (motivo hélice-giro-hélice). Muy conservado entre especies

•Complejo Antennapedia: grupos de genes homeóticos que controlan la identidad de los segmentos anteriores•Complejo bithorax: grupos de genes homeóticos que controlan la identidad de los segmentos posteriores


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Conservacion evolutiva de

los genes homeóticos

(Hox)

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Genes Hox

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Filogenia genes Hox

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Esquema resumen de la cascada jerárquica de activación de genes

Genes implicados en el

desarrollo temprano de

Drosophila melanogaster

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Patrones de expresión de genes

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Patrones de expresión de genes

herramientas

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Regulación de la expresión génica en eucariotas

Regulación transcripción:•Interacción elementos cis y factores trans

•Elementos cis: promotores, intensificadores (enhancers) y silenciadores•Factores trans: factores de transcripción con dos dominios. Unión DNA e Inicio transcripción (algunos deben unirse antes a la RNA pol)

•Dominios unión al DNA (diferentes clases)•Motivo dedo de zinc•Motivo hélice-giro-hélice•Motivo cremallera de leucina•Motivo puños de cobre

•Hormonas esteroides

•Remodelamiento de la cromatina por proteínas y activación génica•Metilación del DNA

•Regulación postranscripcional•Procesamiento alternativo•iRNA

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•Elementos cis: promotores, intensificadores (enhancers) y silenciadores

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Factores trans: factores de transcripción con dos dominios. Unión DNA e Inicio transcripción (algunos deben unirse antes a la RNA pol)

•Dominios unión al DNA (diferentes clases)Motivo dedo de zinc Motivo hélice-giro-héliceMotivo cremallera de leucina Motivo puños de cobre

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•Factores trans: factores de transcripción con dos dominios. Unión DNA e Inicio transcripción (algunos deben unirse antes a la RNA pol)

•Hormonas esteroides

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Regulación transcripción:

Remodelamiento de la cromatina por proteínas y activación génica: código de las histonas (colas de histonas cuyos residuos de lisina pueden modicarse mediante la unión de grupos acetilo y metilo)

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Regulación transcripción:•Metilación del DNA en las regiones reguladoras de un gen que se hereda (herencia epigenética)-> Impronta parental (Parental imprinting)

Citosina Metil-Citosina

Metiltransferasa

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Regulación transcripción:•Regulación postranscripcional

•Procesamiento alternativo

•RNA interference, microRNAs (miRNA)

Procesamiento alternativo

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Regulación transcripción:•Regulación postranscripcional

•Procesamiento alternativo•RNA interference, microRNAs (miRNA)

microRNAs

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Genética del cáncer

Crecimiento incontrolado clon celular -> Metástasis. Selección natural entre células somáticas de un organismo que escapan al control del organismos

Tipos: •Leucemia (glóbulos blancos)•Linfoma (linfocitos)•Sarcoma (mesodermo: huesos, músculos)•Carcinoma (epitelio: piel, glándulas, mama) 85% cánceres

Teoría mutacional y teoría vírica -> Fusión: Mutaciones somáticas

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Metástasis

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Causas genéticasTres tipos de genes:

•Oncogenes: promueven proliferación celular (protooncogén). Muy conservados evolutivamente. Patrón autosómico dominante

•Genes supresores de tumores (TS): Inhiben la proliferación celular. Patrón autosómico recesivo. (P53, el guardían del genoma –se expresa ante la falta de oxígeno, toxicidad ambiental, daños DNA)

•Genes mutadores: genes que aumentan la tasa de mutación del conjunto del genoma

Metáfora del autobús

•Acelerador = protooncogén•Freno = TS genes•Saboteador = genes mutadores

•Causas ambientales

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Animación genes maestros que controlan el diseño corporal Genesis of the body plan of Drosophila (Biology molecular of the Cell on line)Control of gene expression in eukaryotes

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