Tema 3 (2016)

Apunte Español
Universidad Universidad de Lleida (UdL)
Grado Veterinaria + Ciencia y Producción Animal - 2º curso
Asignatura Genética
Año del apunte 2016
Páginas 8
Fecha de subida 18/08/2017
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Genética Animal

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3. Regulación y control de la expresión génica La regulación genética comprende todos aquellos procesos que afectan la acción de un gen a nivel de traducción o transcripción, regulando sus productos finales.
Existen una serie de genes que se expresan constantemente, denominándoseles genes constitutivos, el producto de su expresión son moléculas necesarias de forma continua en todos los momentos de existencia de la célula o del organismo. Por otro lado, existen otros genes, denominados regulables, cuya expresión estará ajustada por las necesidades variables de la célula, aumentando o disminuyendo la expresión génica según se necesite aumentar o disminuir la concentración del producto génico.
3.1. Niveles de regulación génica La regulación de la expresión génica se establece a diferentes niveles: Transcripcional: Dependen de la interacción de las proteínas específicas (TF) con motivos en la secuencia del ADN.
Traduccional: Maduración del ARN (Eucariotas), estabilidad del ARN mensajero, etc.
Post-traduccional: Modificaciones en la molécula de la proteína que determina su activación.
La regulación en eucariontes se caracteriza por cambios en la estructura de la cromatina, maduración del ARN, estabilidad y transporte del ARN, y modificaciones post-traduccionales.
3.2. Proteínas reguladoras: Factores de transcripción Los motivos del ADN son reconocidos por proteínas reguladoras con dominios estructurales específicos: Los TF tienen motivos de unión al ADN.
Los TF tienen lugares de unión a otras proteínas TF.
Los TF que responden a estímulos tienen motivos de unión al factor de respuesta.
3.3. Procariotas Un procariota debe adaptarse en todo momento a las condiciones ambientales. Uno de sus modelos de regulación más conocidos es el modelo operón. Un operón es un grupo de genes estructurales cuya expresión está regulada por distintos elementos de control y por genes reguladores. Se compone de: Genes estructurales: Codifican la síntesis de las proteínas implicadas en un mismo proceso metabólico. El ARNm resultante lleva la información para varias proteínas, ARNm policistrónico.
Promotor: Es una secuencia de nucleótidos del ADN, a la que se une la ARN-polimerasa para iniciar la transcripción de un gen o un conjunto de genes.
Operador: Secuencia de nucleótidos situada entre el promotor y los genes estructurales.
Gen regulador: Codifica la proteína que actúa como represor. Cuando la proteína represora se asocia al operador, impide que la ARN-polimerasa se pueda unir al ADN, lo que imposibilita la transcripción.
Proteína reguladora: Codificada por el gen regulador, y se une a la región del operador.
Inductor: Sustrato o compuesto cuya presencia induce la expresión de los genes.
Así la regulación de un operón se hace de manera coordinada. Forman parte del operón: o o Región reguladora: Promotor-operador.
Genes estructurales.
o Regulador.
34 (Regulación positiva) o una molécula represora (Regulación negativa) 3.3.1. Tipos de operón Operones inducibles: o Su estado basal es inactivo.
o La estimulación ambiental (El substrato) induce una activación del operón mediante: La eliminación de un represor (Inducción negativa).
La expresión de un activador (Inducción positiva).
Estímulo El estímulo hace que un activador se una al operador Estímulo El estímulo hace que un represor se libere del operador 35 Operones reprimibles: o Su estado basal es activo.
o El estímulo ambiental (El producto) induce una represión del operón mediante: La activación de un represor (Represión negativa).
La eliminación de un activador (Represión positiva).
Estímulo El estímulo hace que un activador se libere del operador Estímulo El estímulo hace que un represor se una al operador 36 3.3.2. Operón Lactosa Es el operón mejor estudiado, que regula la síntesis de enzimas implicadas en el metabolismo de la lactosa. La bacteria en ausencia de glucosa y presencia de lactosa, ha de utilizar la lactosa como fuente de energía. Para ello es necesario que se activen determinados genes que faciliten la metabolización de este glúcido. La presencia de un inductor (sustrato) inactiva el represor dejando libre el operador donde ahora se puede unir la ARN polimerasa para iniciar la transcripción de los genes del operón.
En ausencia de lactosa, en un medio de cultivo, el represor se sitúa sobre el operador, con lo que la ARN polimerasa no puede unirse al ADN y no se produce la transcripción de los genes estructurales.
Cuando existe la lactosa en el medio, se forma un derivado de esta, la alolactosa, que actúa como inductor de la transcripción. La alolactosa se une al represor y forma un complejo represor-inductor inactivo. El complejo formado no se une al ADN, con lo que la ARN polimerasa ya puede unirse al promotor e iniciar la transcripción de los genes estructurales para, después, sintetizar las tres enzimas implicadas en el proceso metabólico de la degradación de la lactosa.
37 De este modo, la bacteria solo produce las enzimas precisas para metabolizar la lactosa cuando son necesarias. Si en el medio no hay lactosa, ahorra a energía que emplearía en sintetizarlas. Se piensa que este proceso es similar para el resto de enzimas y proteínas necesarias de la célula, de modo que en cada momento, la célula solo produce mensajeros para las proteínas que precisa.
3.4. Eucariotas En eucariotas podemos tener diferentes niveles de regulación: Transcripcional, traduccional y post-traduccional. La regulación transcripcional depende de: De interacciones ADN-Proteína: o Motivos de secuencia a: Promotores, activadores y aisladores.
o Factores de transcripción (TF).
Modificaciones de la estructura de la cromatina.
Interacciones ARN-ARN.
Los elementos de regulación de los eucariotas son: Promotores.
Potenciadores (Enhacers).
Silenciadores (Silencers).
38 Delimitadores (Insulators).
Los activadores son proteínas que se unen a las secuencia enhacer. Determinan los genes que están activados Los represores son proteínas que se unen a las secuencias silencer. Interfieren en la función de los activadores reduciendo el nivel de transcripción.
Los coactivadores son proteínas que se unen a los activadores y hacen e puente con la maquinaria basal de la transcripción.
Los factores de transcripción basal regulan la transcripción pero no incrementan o reducen los niveles de expresión.
39 3.4.1. Regulación por cambios epigenéticos Los cambios epigenéticos que afectan a la expresión de los genes: Cambios heredables que modifican químicamente el ADN o las proteínas (Histonas). No cambia la secuencia de bases del ADN.
o Acetilación.
o Metilación: La metilación de citocinas de los pares CmpG en la región promotora de un gen da lugar a un descenso en la transcripción. Esta metilación se mantiene después de la replicación.
La metilación de nuevo de citosinas en los pares CpG de regiones promotoras En las células germinales el patrón se borra El patrón de metilación se mantiene en las células somáticas después de la replicación Las regiones metiladas son reconocidas y Durante la replicación del ADN las regiones metiladas son mantenidas pasando por un estado de hemi-metilación El patrón de metilación de determinados genes es diferente según el origen materno o paterno. Este hecho recibe el nombre de impronta.
40 o Fosforilación: Los grupos OH de las Ser, Thr y Tyr pueden fosforilarse.
o Ubiquitinación.
Alteran la estructura de la cromatina.
Alteran el patrón de reconocimiento de secuencias de ADN.
Modifican la interacción entre el ADN y la proteína.
3.4.2. Regulación por pequeños ARNs La regulación de algunos genes está controlada por ARN de interferencia (siARN) o ARN pequeño (miARN) que actúan silenciando la traducción de un transcrito al unirse por complementariedad de bases al ARNm. El proceso de silenciamiento está mediado por la presencia de ARN de doble cadena, la enzima DICER (Cortador) y el complejo RISC.
La impronta puede variar el patrón de transmisión de un carácter.
41 ...

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