Tema 9: Regulación de la
expresión génica en eucariotas
Dr. Antonio Barbadilla
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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
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Desarrollo ontogenético
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El nemátodo Caenorhaditis elegans
959 células somáticas
Ciclo vida 3,5 días
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El nemátodo Caenorhaditis elegans
959 células somáticas
Ciclo 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 implicados en el desarrollo
temprano de Drosophila melanogaster
Genes maternos: crean gradiente citoplasmático en el
huevo y su origen es materno
•bicoid: segmentos anteriores
•nanos: segmentos posteriores
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Genes implicados en el desarrollo
temprano de Drosophila melanogaster
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 implicados en el desarrollo
temprano de Drosophila melanogaster
Genes homeóticos:
determinan la identidad de
los segmentos. Se
descubrieron a partir del
estudio de mutantes
homeóticos
Mutante
bithorax
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Mutante Antennapedia
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Genes implicados en el desarrollo
temprano de Drosophila melanogaster
Mutante
bithorax
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Mutante Antennapedia
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Genes implicados en el desarrollo
temprano de Drosophila melanogaster
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Mutante Antennapedia
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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 implicados en el desarrollo
temprano de Drosophila melanogaster
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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Genes implicados
en el desarrollo
temprano de
Drosophila
melanogaster
Esquema resumen de la
cascada jerárquica de
activación de genes
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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
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24 •iRNA
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Regulación de la expresión génica en eucariotas
Regulación transcripción:
•Interacción
elementos cis y
factores trans
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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
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Regulación de la expresión génica en
eucariotas
Regulación transcripción:
•Interacción elementos cis y factores trans
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
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Regulación de la expresión génica en
eucariotas
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Regulación de la expresión génica en
eucariotas
Regulación transcripción:
•Interacción elementos cis y factores trans
•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 de la expresión génica en
eucariotas
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 de la expresión génica en
eucariotas
Regulación transcripción:
•Metilación del DNA en las regiones reguladoras de un gen que
se hereda (herencia epigenética)-> Impronta parental (Parental
imprinting)
Metiltransferasa
Citosina
Metil-Citosina
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Regulación de la expresión génica en
eucariotas
Regulación transcripción:
•Regulación postranscripcional
•Procesamiento alternativo
•RNA interference, microRNAs (miRNA)
Procesamiento alternativo
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Regulación de la expresión génica en
eucariotas
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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Genética del cáncer
Metástasis
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Genética del cáncer
Causas genéticas
Tres 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
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•Causas ambientales
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Links de interés
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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