Biologia Molecular. Tema 3 (2017)

Apunte Catalán
Universidad Universidad de Girona (UdG)
Grado Biología - 3º curso
Asignatura Biologia Molecular
Año del apunte 2017
Páginas 15
Fecha de subida 29/08/2017
Descargas 0
Subido por

Vista previa del texto

El gen de la DHFR està situat en un punt concret del cromosoma. El fet de sotmetre les cèl·lules tumorals a una tensió metabòlica s’aconsegueix que aparegui una regió amb tinció homogènia en un extrem del cromosoma i lluny del lloc que codifica pel DHFR. Aquest fet provocarà múltiples còpies del gen produint grans quantitat de DHFR i el metotrexat ja no podrà inhibir aquest enzim, perquè n’hi haurà massa.
A vegades poden donar lloc a cromosomes diminuts dobles, que són escissions del fragment de cromosoma amb múltiples còpies del gen DHFR i llavors el cos esdevindrà resistent al fàrmac. En cultiu quan nosaltres deixem de subministrar el metotrexat, les cèl·lules reculen i les bandes de tinció desapareixen, però els cromosomes és difícil que desapareguin. Es tracta doncs, d’un mecanisme que acaba formant antiresistència a fàrmacs antitumorals, tot i que el mecanisme pel qual es produeix el mecanisme d’amplificació gènica encara no és conegut.
Avui en dia es proposen 4 esquemes per explicar com pot tenir lloc aquest mecanisme d’amplificació gènica.
Teoria principal Es creu que tenim 1 gen i en el moment que la cèl·lula es divideix es produeixen les forques de replicació, i es dóna un procés de divisió normal i corrent. Es creu que en aquest procés de replicació es generen forques de replicació anòmales, i just en la zona que hi ha el gen, apareixen forques de replicació extres (a part de les típiques de sempre), de manera que es tornen a tenir dues còpies de la mateixa zona, tant en la cadena de baix com en la de dalt.
Però si la replicació es para en el mig (perquè no pot continuar) el que estem fent es sintetitzar 2 cadenes de DNA que contenen els gens però que tenen extres que poden ser extrems lliures, de manera que es generen dos fragments de DNA que són amplificacions (còpies del gen).
Aquests fragments es poden integrar en el cromosoma i formen així les bandes de tinció homogènia. Es creu que aquests segments es poden lligar i generar els cromosomes diminuts dobles.
TEMA 3: EXPRESSIÓ GÈNICA EN PROCARIOTES Expressió gènica L’expressió gènica tracta de veure com allò que tenim codificat dins un genoma és transcrit, és traduït i formarà proteïnes que ens faran funcionals.
L’expressió gènica entre procariotes i eucariotes és diferent. No sempre tots els gens codificats per proteïnes s’expressen al mateix moment.
En un organisme procariota l’expressió gènica es dóna perquè l’individu ha de respondre molt ràpid a canvis en el seu entorn. En un organisme eucariota perquè es pugui donar la diferenciació de teixits en els diferents tipus cel·lulars necessito que s’expressin uns determinats gens i en un altre, en necessitaré uns altres.
Com hem dit, la regulació de l’expressió gènica és molt diferent entre procariotes i eucariotes.
Sobretot ve donat perquè en procariotes la transcripció i traducció son simultànies en el temps i en l’espai.
En eucariotes el procés de transcripció fins a RNA es donarà dins el nucli. L’RNA sortirà al citosol i per tant la traducció la tindrem en el citosol. Per tant podem dir que en eucariotes, la transcripció i la traducció estan separades en el temps i en l’espai.
La regulació de l’expressió gènica es pot donar en qualsevol procés que m’afecti el flux d’informació del que tinc codificat dins el genoma fins que arribi a la formació de proteïnes funcionals.
En procariotes com que la transcripció i la traducció són simultànies el principal punt de regulació d’aquesta transmissió d’informació és a través de la transcripció. Els eucariotes en canvi, tenen múltiples punts de regulació de l’expressió gènica i no només a nivell de transcripció. La transcripció és el punt principal de la regulació, però també necessitarem un procés de maduració del pre-RNA per eliminar els introns fins arribar al RNA madur. Aquest procés d’splicing i que no trobem en procariotes és un altre punt de regulació.
Quan tenim aquest RNA madur dins al nucli, hem de transportar-lo al citosol, i aquest transport esdevé un altre punt de regulació gènica. Un cop tinc el RNA missatger madur al citosol, ha de ser traduït (un altre punt de regulació). Quan els missatgers arriben al citosol, tenen un temps de vida mitja, aguanten un temps al citosol i sinó són degradats, i per tant hi ha un altre element que regula l’expressió gènica que és la degradació d’aquest RNAm. Les proteïnes també tenen un temps de vida mitja, que fa que siguin utilitzables, però també estan subjectes a una degradació i per tant també és un punt de regulació.
A banda del temps de vida mitja de les proteïnes, hi ha proteïnes que encara que s’hagi produït el procés de traducció, encara no són funcionals, i necessiten que siguin modificades per tal que siguin funcionals. Aquestes modificacions es coneixen com a modificacions posttraduccionals i és un altre element de regulació de l’expressió gènica.
Seria lògic pensar que el principal element de regulació de l’expressió gènica fos la transcripció (ja que és el primer procés que es dóna), i és cert en procariotes, però en eucariotes, tal com hem vist, és més complex.
Trobem 3 tipus diferents de gens: - Constitutius: els que normalment es van expressant.
- Induïbles: només seran necessaris en determinants moments, i per tant hi haurà d’haver una manera per tal que s’expressin, ja que normalment estaran inactius.
- Reprimibles: Normalment s’estaran expressant i hem de trobar una manera per tal d’inhibir-los i deixar de fer que s’expressin.
A procariotes normalment la majoria de gens s’estan expressant (constitutius). En eucariotes normalment l’expressió gènica està reprimida i es van activant gens a mesura que fan falta. A eucariotes parlem de gens d’alt nivell d’expressió, que són aquells que presenten un promotor que és molt fort i que dóna lloc a moltes còpies de RNAm, els gens són transcrits moltes vegades. Acostumen a ser gens que confereixen especificitat cel·lular. Per altra banda també trobem gens de nivell d’expressió mitja i finalment gens de baix nivell d’expressió, que solen ser gens constitutius.
Els promotors Dins el que és el procés de transcripció, l’element de regulació són els promotors, que són seqüències de DNA que es troben davant dels gens i que són els llocs de reconeixement de la RNA polimerasa. Per tant la transcripció està regulada per proteïnes que s’uneixen als promotors o a prop seu. En procariotes els promotors són zones específiques, on a partir d’elles s’han pogut extreure les seqüències consens (seqüencies conservades). S’han pogut establir dues regions: Una regió -10, ja que es troba a uns 10 nucleòtids abans del primer nucleòtid i una regió -35, ja que es troba a uns 35 nucleòtids abans dels primer nucleòtid. La distància que separa aquestes dues regions en procariotes oscil·la en 17 pb +/- 1. Aquestes diferències de seqüències que apareixen en els promotors fa que puguin ser promotors forts (es transcriurà el gen per aquell promotor moltes vegades, molt reconegut per la RNA polimerasa), o promotors febles (es transcriuran poques còpies per aquell gen, reconegut de manera normal per la RNA polimerasa).
Per regular el procés de transcripció gènica (en procariotes) a més a més de les seqüències dels promotors hi ha una seria de proteïnes, a més a més de la RNA polimerasa, que també regulen el procés de transcripció. Hi trobem factors d’especificitat, que varien el reconeixement del promotor per la RNA polimerasa i que poden ser factors activadors (faciliten que la RNA pol reconegui el seu promotor) o inhibidors (que compliquen que la RNA reconegui el seu promotor).
Regulació a procariotes Els procariotes han de respondre a canvis ràpids del seu entorn. Per tal de donar una resposta ràpida, el que fan és ajuntar determinats gens que participen a un mateix procés a una estructura controlada per un element regulador. Aquest element regulador està format pel promotor i la regió operadora, on s’hi unirà alguna proteïna que regularà l’expressió dels gens que venen a continuació, els gens estructurals. El conjunt dels gens estructurals i les seqüències reguladores formen l’operó.
L’operó LAC: Regulació positiva i negativa En l’operó Lac, els gens estructurals són els gens que participen en la degradació de la lactosa.
En l’operó Lac s’hi troba la regió operadora i la promotora. L’operó Lac està subjecta a dos tipus de regulacions: positiva i negativa.
La regulació negativa ve regulada pel repressor que està codificat més amunt de l’operador.
Aquest repressor, que és una proteïna, s’uneix a la zona operadora i no s’expressen els gens.
Per tant en absència d’inductor (quan no hi ha lactosa al medi) el gen s’expressarà donant lloc a la proteïna repressora que s’unirà a la seqüència de l’operador. La presència d’aquest proteïna impedirà l’accés de la RNA polimerasa, perquè aquesta sigui capaç de llegir la seqüència de gens estructural i per tant no hi haurà transcripció (no es generarà el RNA missatger).
En presència d’inductor (quan hi ha lactosa al medi) tenim la proteïna repressora que s’unirà a l’operador, però la lactosa s’unirà a aquesta proteïna repressora canviant la seva conformació i impedint que s’uneixi a l’operador. D’aquesta manera, la seqüència estarà lliure perquè l’RNA polimerasa pugui llegir la seqüència dels gens estructurals, de manera que es transcriuen i donen lloc a la traducció perquè es formin les proteïnes.
Com hem dit, l’operó Lac també té una regulació positiva, que es diu repressió catabòlica i que té lloc quan hi ha una alta concentració de glucosa en el medi. La regulació positiva es dóna quan la lactosa s’uneix al repressor, provocant que aquest no es pugui unir a la zona operadora i per tant permet que es codifiquin els gens.
El que realment regula l’expressió és cAMP (proteïna receptora d’AMP). L’expressió dels gens només es donarà en cas que hi hagi lactosa. El cAMP activa a una proteïna CAP la qual induirà la transcripció d’operons/gens dels quals codifiquen per proteïnes involucrades en el catabolisme de fonts d’energia diferents de la glucosa, com és l’operó lactosa.
Si hi ha una alta concentració de glucosa en el medi, però no hi ha lactosa, la concentració de cAMP és baixa, de manera que la proteïna CAP està inactiva, i com que no hi ha inductor, no es produirà la transcripció dels gens estructurals. En cas d’alta concentració de glucosa en el medi, però amb presència de lactosa, en aquest cas sí que es produirà la transcripció dels gens estructurals, la proteïna CAP s’unirà a la receptora d’AMPc, però serà una unió dèbil, de manera que la RNA polimerasa també s’unirà dèbilment i tindrem poques còpies dels gens de la lactosa, ja que més aviat s’utilitzarà la glucosa.
Quan els nivells de glucosa al medi són baixos, els nivells de cAMP són elevats, la proteïna està activa, s’uneix fortament a l’operó i la RNA polimerasa s’hi uneix fortament també, de manera que es transcriu l’operó lactosa i es produeixen moltes còpies.
Un reguló és un conjunt d’operons que actuen coordinadament, ja que tenen un mateix mecanisme de regulació. Un exemple són els operons implicats en la síntesi de proteïnes heatshock (increment de T) o els operons implicats en la resposta SOS (quan hi ha danys en el DNA), el de galactosa, arabinosa, maltosa, etc. Aquests regulons estan regulats positivament per l’AMPc.
L’operó triptòfan L’operó del triptòfan està format per una sèrie de gens estructurals que codifiquen per 5 enzims que participen en les vies de producció de triptòfan. Està format per una regió promotora i una regió operadora dins del promotor. A més a més dels gens estructurals, promotor i operador, l’operó del triptòfan te un 2n mecanisme de regulació que es l’atenuació.
Hi ha un gen que codifica per una proteïna que és el repressor. Un cop es transcriu aquest gen, el tradueix a la proteïna corresponent que és una proteïna inactiva, no s’uneix a l’operador.
Quan el bacteri no té triptòfan, necessita que aquests gens s’expressin per formar triptòfan.
Per tant, el repressor no s’uneix a la regió operadora i es transcriuen els gens. Si el bacteri ja disposa de triptòfan suficient, el triptòfan interacciona amb la proteïna repressora (el triptòfan és un corepressor) i es produeix un canvi conformacional. Aquest canvi conformacional provoca que la proteïna esdevingui activa, de manera que pot unir-se a la regió operadora, evitant l’entrada de la RNA polimerasa i la transcripció dels gens estructurals. Un cop el repressor està unit a l’operador, els gens estructurals s’expressen unes 70 vegades menys que quan no hi ha el repressor.
Efecte de l’atenuador L’operó triptòfan també presenta una regió que permet una regulació més fina de la síntesi de l’expressió dels gens del triptòfan, en funció dels nivells de triptòfan que hi hagi dins la cèl·lula. El fet que es pugui regular a nivell d’atenuació es deu a que el procés de transcripció i traducció es donen a la vegada en procariotes. Quan s’ha sintetitzat l’extrem 5’ tenim la regió de seqüència líder o atenuador. A mesura que s’està transcrivint, el fragment de RNAm ja es comença a traduir. Quan tenim nivells de triptòfan elevats aquest pèptid del RNAm pot adoptar diferents estructures secundàries.
En aquest extrem 5’ hi trobem 4 seqüències (rectangles). La seqüència 3 té la capacitat de formar aparellaments de bases amb la seqüència 4 i formar l’estructura de stem-loop. La seqüència 3 també pot aparellar-se amb la seqüència 2.
Quan hi ha nivells alts de triptòfan al medi i l’extrem 5’ ha començat a ser traduït, en la seqüència 1 hi trobem 2 triplets que codifiquen per triptòfan, de tal manera que si hi ha triptòfan en el medi no hi haurà cap problema perquè aquests triplets siguin reconeguts pels anticodons concrets que porten l’aminoàcid triptòfan. Els ribosomes traduiran aquesta regió i començaran a traduir la regió 2 sense que les seqüències 3 i 4 hagin acabat de ser transcrites.
Com que la seqüència 2 començarà a ser traduïda pel ribosoma, la seqüència 3 perdrà la capacitat de formar aparellaments de bases amb la seqüència 2, de manera que formarà aparellament amb la seqüència 4 i formarà l’estructura de stem-loop. Aquesta estructura, atenuador, promou una aturada del procés de transcripció.
Quan els nivells de triptòfan comencen a baixar, la seqüència líder comença a ser traduïda pel ribosoma, i trobarem dos triplets que codifiquen per triptòfan. Si no hi ha prou triptòfan en el ribosoma, la traducció es quedarà aturada en aquesta regió, perquè no li arriben els RNAt amb el triptòfan, la velocitat de traducció de l’extrem 5’ s’alentirà, de tal manera que la seqüència 2 no haurà entrat al canal del ribosoma i podrà formar aparellament amb la seqüència 3.
L’estructura que es forma és com un stem-loop, però hi ha certs desaparellaments, per tant no promourà l’aturada del procés de transcripció, i continuarà.
Els dos operons (Lac i Trp) són els exemples típics de regulació gènica en procariotes. Els promotors de l’operó Lac i Trp s’utilitzen en biologia molecular per regular els promotors dels gens que a nosaltres ens interessen.
Molts dels promotors com de l’operó Lac o triptòfan, s’utilitzen com a promotors per regular l’expressió de gens que interessi en biologia molecular, que codifiquen per proteïnes recombinants.
Sempre que volem utilitzar un promotor per controlar l’expressió d’un gen, necessitem un promotor reconegut per la RNA polimerasa bacteriana. El promotor Lac respon a l’IPTG i el promotor Tpr respon a la manca de triptòfan (és més fàcil de regular amb IPTG). Hi ha promotors que responen a un canvi en la concentració salina, altres a un canvi de pH d’un medi i no a un compost químic orgànic. Altres promotors canvien a canvi de temperatura, com el promotor pL.
Promotor pL (fag landa) Col·loquem el gen que ens interessa expressar, que normalment serà extern, darrere del promotor pL d’aquest fag λ. Aquest presenta una regió operadora. A la soca que estaré expressant aquest gen, tindrem clonat un gen que codifica pel repressor d’aquesta regió promotora de pL. Per tant, aquest gen és d’expressió constitutiva i dóna lloc a una proteïna que s’uneix a la regió operadora del promotor pL.
Si mantenim el bacteri creixent a una temperatura de 30ºC, el promotor és capaç de reconèixer aquesta regió operadora i tindrem un bloqueig de la RNA polimerasa i no s’expressaran els gens que ens interessen. Si incrementem la temperatura del cultiu a 40ºC, desnaturalitzarem el repressor, de manera que es perdrà l’estructura de la proteïna i no serà capaç d’unir-se a la regió operadora, es desbloquejarà el promotor i puc transcriure el gen.
Per tant, si fem créixer a cèl·lules a 30ºC, el repressor reprimirà el gen amb el que treballem (per exemple, el gen d’una proteïna que volem sintetitzar en grans quantitats). Quan faci falta expressar el gen, només serà necessari augmentar la temperatura.
Promotor T7 És un altre promotor, de fet el més utilitzat actualment en el laboratori, ja que és un promotor que funciona molt bé. És un promotor que controla l’expressió de la RNA polimerasa del fag T7. El promotor de T7 no és reconegut per les RNA bacterianes sinó que ha de ser reconegut per la RNA del fag T7. Per això quan es treballa amb aquest promotor, s’utilitzen soques de E.
coli anomenades BL21(DE3), que són bàsicament soques de E. coli amb el gen de la RNA polimerasa de T7 inserit i sota el control d’un promotor Lac. Per tant, l’expressió del gen s’induirà a l’afegir lactosa al medi (IPTG). El funcionament és el següent: a l’afegir lactosa en el medi, el promotor Lac s’allibera del seu repressor, degut a que aquest canvia de conformació, no s’uneix al promotor i la RNA polimerasa podrà reconèixer el seu promotor.
Llavors es comença a sintetitzar RNA polimerasa del fag T7 i aquesta només podrà transcriure el gen que haguem inserit, ja que serà l’únic que tindrà el promotor T7.
Si fes falta, hi ha altres maneres de reprimir aquest gen a part de no afegir lactosa al medi, com col·locar el plasmidi dins d’una cèl·lula que no sigui DE3. A més a més BL21(DE3) pLys és un plasmidi que expressa el lisozim del fag T7, que és tòxic per les cèl·lules, però no en petites quantitats.
Per això, el promotor de BL21(DE3) pLys és dèbil i es produeix molt poc. Ara bé, aquesta quantitat és suficient per unir-se a la poca RNA polimerasa que es podria formar de manera accidental, encara que no hi hagués lactosa al medi. D’aquesta manera ens assegurem de tenir el gen 100% reprimit. Òbviament quan s’afegeix lactosa al medi, la quantitat de RNA polimerasa és tan gran que el lisozim no afecta a la transcripció.
Promotors híbrids o sintètics Són promotors dissenyats per nosaltres. El promotor tac, per exemple, és un híbrid que té la caja -10 del promotor de l’operó Lac i la -34 del promotor Trp. El resultat és un promotor molt fort. Una altra manera de fabricar promotors sintètics és provocar mutacions en bases determinades. Un exemple és el promotor placUV5, que és un promotor de la lactosa amb dos mutacions que el fan més semblant al promotor consens.
El fet d’afegir una base més canvia la capacitat d’aquests promotors i els fa ser més febles o menys. El que tingui menys bases entremig, serà el promotor més fort.
Regulació de l’expressió gènica en eucariotes En procariotes els promotors són accessibles per la RNA polimerasa, no estan amagats dins el genoma.
La regulació en eucariotes té varies característiques. Tenen molts promotors diferents, de manera que hi ha molta més variabilitat que en procariotes. Com que la quantitat de gens que tenen és molt gran, la majoria d’ells estan reprimits (és més car tenir tots els repressors actius, que no tenir-los tots reprimits i activar-los quan faci falta). Per tant, en eucariotes normalment l’expressió dels gens estan reprimits.
Així doncs, els eucariotes han de tenir un sistema general de repressió, l’empaquetament.
L’accés als promotors eucariotes està restringit per l’estructura de la cromatina, és a dir, que es troben amagats. Per aconseguir expressar els gens eucariotes necessitem mecanismes que van lligats al nivell d’expressió del gens. Com que els genomes són més grans, és relativament fàcil que la RNA polimerasa reconegui una regió que no toca. A més a més, a diferencia dels procariotes, la regulació és més a llarg termini. Aquest fet es deu a que els procariotes han de respondre ràpidament als canvis de l’ambient. S’ha de tenir present que hi ha una expressió coordinada entre els diferents teixits (per exemple, les papallones i les erugues tenen el mateix genoma, però expressen gens diferents).
Hi ha diferents elements reguladors en CIS que seran seqüències que es troben dins del mateix gen i reguladors en TRANS que seran les proteïnes que reconeixen aquests elements en cis, i que per tant seran proteïnes de reconeixement o d’unió al DNA.
Elements en CIS: seqüències que regulen l’expressió del gen, es troben en el mateix genoma.
Són seqüències de l’ADN que regulen la transcripció. N’hi ha de 3 tipus diferents: Promotors: són seqüències reconegudes per la RNA polimerasa (en eucariotes n’hi ha 3, i la que s’ocupa de la transcripció és la II), gràcies a un conjunt de factors que és el complex de transcripció basal, ja que la polimerasa per si sola no pot reconèixer el promotor. Aquest complex de transcripció basal està format per diferents factors de transcripció i permet que la RNA polimerasa s’uneixi a la regió promotora. Un cop format el complex basal comença la transcripció. Al principi la polimerasa funciona molt a poc.
- Els promotors són diferents al dels procariotes ja que, encara que també presenten seqüències comunes anomenades caixes, que serien equivalents a les regions -10. N’hi ha 3 que destaquen: TATA, GC i CAAT, però no hi ha seqüència consens. La majoria tenen caixes TATA, però les altres poden variar en absència o presència.
- Activadors o enhancers: són seqüències reconegudes per certes proteïnes i que augmenten la taxa de transcripció.
- Silenciador: són reconegudes per certes proteïnes i disminueixen la taxa de transcripció.
Els llocs de regulació (silenciadors o activadors) poden estar molt allunyats del promotor a diferencia dels procariotes.
Elements en TRANS Els elements en trans reconeixen determinades seqüències d’ADN, són diferents proteïnes que s’uneixen als elements en cis.
- Factors de transcripció basal: són proteïnes que reconeixen el promotor i permeten la unió de la RNA polimerasa II. Aquests factors són necessaris perquè la RNA polimerasa eucariota és incapaç per si sola de reconèixer el promotor, sinó que necessita l’ajuda de tot un conjunt de factors de transcripció. Necessita que es formi un complex basal de la transcripció, format per diferents factors de transcripció com TBP, 2F, 2H, etc. i que interaccionen entre si permetent que la RNA polimerasa pugui adherir-se a la regió promotora.
Si no existeix la participació de tots aquestes elements, la polimerasa per si sola no reconeixerà els promotors.
Un cop format aquest complex basal, comença la transcripció, però és relativament lenta. Llavors, els gens no es poden transcriure de manera lenta, perquè a vegades es fa falta molta síntesi d’una determinada proteïna. Per fer que aquesta polimerasa pugui incrementar la taxa de transcripció necessitem la participació d’altres elements, que són els elements que reconeixeran les seqüències en cis.
- Coactivador: són proteïnes que afecten a la freqüència de transcripció, però sense unir-se a l’ADN. El coactivador més típic és el mediador, que captura la RNA polimerasa i la fa interaccionar amb el complex de transcripció basal, donant estabilitat al conjunt. Canvien la freqüència de transcripció sense unir-se a l’ADN, ja que com que l’unió ADN-complex de transcripció és més estable, hi ha més transcripció.
- Transactivadors: són proteïnes amb dos dominis diferents, un d’unió a ADN, que conté motius estructurals de reconeixement d’ADN que reconeixerà una seqüència intensificadora, enhancers i gràcies a l’altre domini, al d’activació, que permet promoure la transcripció en un promotor concret en un gen concret. Si el transactivador s’uneix a un enhancer hi haurà una activació, mentre que si s’uneix a un silenciador hi haurà una desactivació (aquests últims s’anomenen repressors) i farà baixar la taxa de transcripció.
Un tipus concret de transactivadors són els repressors que s’uneixen a una regió silenciadora (element en cis) i en aquest cas silenciaran l’expressió del gen. Aquests elements en cis i en trans que interactuen entre si promouen el pas d’una cromatina tancada (promotors amagats dins la cromatina) que provoca una forma més oberta i que té la possibilitat de transcriure’s.
Mecanismes per activar la transcripció: Hi ha diferents maneres d’activar la transcripció, i que inclou produir un canvi en la cromatina, una remodelació. Hi ha dos tipus de proteïnes que poden fer aquesta remodelació: - Acetilases (HAT): Les histones acetilases introdueixen grups acetil a les cadenes laterals de les Lisines. S’introdueixen en els extrems N-terminal de la cadena de les histones. Modifiquen els aminoàcids de Lisina que es troben en els extrems N-terminal de la cadena de les histones que sobresurten. L’addició d’un grup acetil promou un canvi conformacional de la histona, i aquest canvi porta al seu torn un desempaquetament de la cromatina, passa d’heterocromatina a eucromatina. Aquest desempaquetament comporta que els promotors quedin més accessibles.
Es tracta d’un procés reversible, de manera que hi ha histones desacetilases, enzims que eliminen grups acetils, de manera que la cromatina que estava oberta es pot tornar a compactar en forma de heterocromatina.
Modificacions epigenètiques - Complexes de remodelació de nucleosomes: Els complexes de remodelació de nucleosomes (que és un conjunt de proteïnes) permeten moure aquests nucleosomes (estructures de boles unides per DNA linker). Els nucleosomes no són estables, sinó que es poden moure: es poden desplaçar sobre la cadena de DNA, de manera que el DNA que envolta el nucleosoma es desfà i en cas que hi hagi un promotor, aquest quedarà més accessible, o bé altres bescanvien una histona per una altra, i altres fan saltar la histona permetent que el promotor sigui més accessible.
Totes aquests modificacions es relacionen amb modificacions de la cromatina cis/trans Al principi tenim una cromatina que es troba condensada en forma d’heterocromatina, i per tant la regió promotora no és accessible per la RNApol. Els activadors poden ser reconeguts per un element en trans, un transactivador on s’enganxarà. El domini d’activació pot atraure una histona acetilasa que produirà una modificació química, la cromatina passarà a eucromatina i per tant el promotor podrà ser reconegut per la RNA polimerasa.
També es pot donar el cas que la cromatina estigui tancada i hi hagi una regió intensificadora, que serà reconeguda per un transactivador. El domini d’activació pot atraure complexos remuladors de la cromatina, provocant que es moguin tots els nucleosons que venen a continuació, deixant el promotor accessible.
- Captació de coactivador Per poder activar la transcripció dels gens es pot promoure la captació de coactivadors (proteïnes que reconeixen el complex basal i ancoren el RNApol a la regió promotora, permetent augmentar la taxa de transcripció). Poden actuar com a col·lectors d’informació d’activadors, silenciadors que estan molt més lluny d’on trobem la regió promotora.
Els coactivadors estabilitzen l’estructura i a més a més poden interaccionar amb transactivadors que tenen un domini d’unió a DNA que reconeix regions intensificadores i el domini d’activació interaccions directament amb el coactivador, promou canvis conformacionals i transmet la informació, de manera que actua de col·lector de la informació. Transmet la informació de capacitat reguladora al complex inicial.
També hi ha regions silenciadores, que poden estar regulades per una proteïna repressora (és un transactivador), que frenaria la taxa de transcripció.
Algunes seqüències de silenciadors estan solapades parcialment en el genoma, amb la seqüència de l’intensificador. Pot passar que el silenciador sigui reconegut per un repressor, el que faria és que el coactivador que hauria d’unir-se als intensificadors no s’hi podria unir, perquè hi ha una part de la regió (la solapada) que està ocupada per un silenciador. Hi ha un impediment físic que comporta a la disminució de la taxa de transcripció Tant els intensificadors com els silenciadors es poden trobar molt allunyats de la regió promotora (que regula l’expressió del gen), pel que és necessari que participin en el procés un grup de proteïnes d’alta mobilitat que s’anomenen HMG (tenen càrrega positiva), la funció de les quals és plegar la cadena de DNA de forma que zones allunyades en la seqüència quedin pròximes en l’espai. És un element necessària perquè elements en cis interaccionin amb el DNA.
Regulació entre l’expressió gènica i la transducció del senyal Hi ha una regulació coordinada en els teixits d’ organismes eucariotes entre l’expressió gènica i les cascades de transducció del senyal.
Una cèl·lula del teixit pot presentar una proteïna que és un receptor que al rebre un missatger primari, pateix un canvi conformacional.
Llavors activa el missatger secundari que activa els factors de transcripció o transactivadors elevats. Aquest fet es coneix com a cascades de transducció del senyal.
Quan una hormona arriba a l’interior de la cèl·lula, en el transactivador inactiu hi ha un lloc d’unió (si és esteroide, és a dir, de naturalesa lipídica tindrà facilita per creuar membranes) provocant un canvi conformacional alliberant la part que inhibeix el domi de reconeixement de DNA, que quedarà accessible per anar a reconèixer la seqüència en qüestió. Les cascades de senyal es donen quan les hormones no poden travessar membranes.
TEMA 4. ÀCIDS NUCLEICS II: TIPUS DE RNA I FUNCIONS Hi ha molècules de RNA que també tenen funció en la regulació gènica. El RNA és un polinucleòtid, format per una única cadena de ribonucleòtids, que bàsicament té dues grans diferències respecte el DNA.
- Té ribosa en lloc de desoxiribosa. Això significa que al seu Carboni 2 hi ha un grup hidroxil, en comptes d’un hidrogen. El fet de tenir un grup hidroxil el fa una molècula més fàcil d’hidrolitzar, ja que quest OH pot produir un atac nucleofílic sobre el seu propi enllaç fosfodièster.
- La timina és substituïda per l’uracil.
Com hem dit, el RNA és monocatenari, ja que el grup hidroxil mencionat anteriorment, impedeix que dues molècules de RNA formin una estructura de tipus B (conflicte estèric: les riboses no encaixen dins d’una hèlix de tipus B, degut a que no hi ha suficient espai per l’àtom d’oxigen 2’, estarien a una distància inferior a la de Van der Waals).
...

Comprar Previsualizar