Posibles puntos de regulación de la expresión génica
RNAm inactivo
Núcleo
DNA
Transcritp
de ARN
Citosol
Degradación
del RNAm
RNAm
RNAm
Control de
Traducción
Control
transcripcional
Control
de
procesamiento
del RNA
Transporte
de RNA y
control de
localización
Control de
actividad
proteica
proteína
Proteína
inactiva
Regulación de la transcripción
(i) Regulación del inicio de la transcripción por factores transcripcionales
(ii) Remodelación de la estructura cromatínica
(iii) Regulación por metilación del ADN
(iV) Regulación de la transcripción por ARN no codificante
(v) Regulación de la elongación de la transcripción
Control transcripcional
Regulación del inicio de la transcripción en eucariotas
 La transcripción en las células eucarióticas está controlada por
proteínas que se unen a secuencias reguladoras específicas y modulan la
actividad de la ARN polimerasa.
 En eucariotas, las proteínas reguladoras de genes pueden influir sobre
un promotor aún cuando estén unidas a secuencias de ADN distantes a
miles de nucleótidos (estimuladores o enhancers)
 El empaquetamiento del ADN en la cromatina constituye un factor
regulador importante
Regulación del inicio de la transcripción en eucariotas
Proteínas de reguladoras de la transcripción
*Proteínas activadoras
Se unen a secuencias específicas de ADN
y favorecen su transcripción.
*Proteínas represoras
Se unen a secuencias específicas de ADN
e inhiben su transcripción.
Secuencias reguladoras de la transcripción
* Promotores
* Enhancers
Secuencias reguladoras que pueden estar localizadas
a más de 50 kb del sitio de inicio de la transcripción
Regulación del inicio de la transcripción en eucariotas
Proteínas activadoras: Se unen a secuencias específicas de ADN y
favorecen su transcripción.
Mecanismos de acción:
* Favorecer el reclutamiento del complejo de iniciación
*Alterar el estado de la cromatina. Ej: Reclutar enzimas que acetilan
histonas.
Regulación del inicio de la transcripción en eucariotas
Proteínas represoras: Se unen a secuencias específicas de ADN
e inhiben su transcripción.
Mecanismos de acción:
* Interferencia en la unión de activadores o factores de transcripción
generales al ADN.
* Competición con los activadores por unirse a secuencias
específicas de regulación.
* Inhibición de la transcripción interaccionandao con factores de
transcripción generales o activadores Transcripcionales a través de
dominios de inhibición.
* Afectar la estructura cromatínica Ej: recrutar enzimas que desacetilan
histonas (Histona desacetilasa).
El control combinatorio durante el desarrollo
embrionario permite generar muchos tipos celulares
Célula embrionaria
Inducción de proteínas regulatorias
División Celular
Célula A
Célula B
Inducción de proteínas regulatorias
Célula E
Célula D
Célula C
Inducción de proteínas regulatorias
Célula G
Célula H
Célula I
Célula J
y
Célula K
Célula F
y
Célula L
Célula M Célula N
La regulación génica por combinación puede permitir a los organismos complejos
desarrollarse a través de la acción de un número relativamente reducido de
diferentes proteínas reguladoras génicas principales.
Regulación de la transcripción
*Regulación del inicio de la transcripción por factores transcripcionales
* Remodelación de la estructura cromatínica
Los factores remodeladores de la cromatina facilitan la unión de los factores
de transcripción al ADN alterando la organización de los nucleosomas.
* Metilación del ADN:
En eucariotas, la metilación de los residuos de citosina está asociada a la inhibición
de la transcripción génica.
* Regulación de la transcripción por ARN no codificante
Moléculas de RNA de interferencia pueden reprimir la transcripción de genes
homólogos mediante su asociación con un complejo proteico (RITS) que induce
modificaciones en las histonas que resultan en la formación de heterocromatina.
* Regulación de la elongación
En algunos genes, las moléculas de RNA pol II que han comenzado a transcribirlos se
deteienen poco después del promotor. Estas polimerasas detenidas, reanudarán la
transcripción tan pronto como reciba las senales extracelulares adecuadas.
Control del procesamiento del RNA
(i) Splicing alternativo: Combinación de exones en diferentes combinaciones
En el splicing alternativo participan proteínas reguladoras del splicing
Tejido 1
Tejido 2
represor
Transcripto primario
No splicing
splicing
mRNA
mRNA
activador
Transcripto primario
No splicing
splicing
mRNA
mRNA
Control del procesamiento del RNA
(ii) Procesamiento diferencial del extremo 3’
5
Sitio de splicing 5
(Donor)
Sitio de splicing 3
(Aceptor)
3
DNA
5
3
Transcripción
Transcripto Largo
Stop codon I
dador
Transcripto Corto
Stop codon I
Stop codon II
dador
aceptor
AAAAAAAA
3
AAAAAAAA
3
AAAAAAAA
3
Secuencia intrónica
removida
mRNA
Stop codon I
Stop codon II
mRNA
dador
AAAAAAAA
Traducción
Anticuerpo unido amembrana
3
Traducción
Anticuerpo secretado
Control de la traducción
La traducción de algunas moléculas específicas de ARNm se puede
regular a través de:
(i) Modificación de factores de iniciación.
(ii) Unión de proteínas represoras
(iii) microRNA no codificantes
Control de la degradación del RNA
(i) Regulación de la estabilidad de los mRNA
Control de la traducción por micro RNA
miRNA
Regulación de la traducción
Frecuente en Animales
Degradación de mRNA
Frecuente en Plantas
Características de los miRNA
* Los miRNA son un tipo de ARN de interferencia (ARNi)
* Los miRNAson moléculas endógenas que desempeñan un rol fundamental en la
regulación génica.
* Se estima que los genomas humano codifican 200-500 miRNA y estarían
Involucrados en la regulación de la expresión de al menos un tercio de los genes..
* Se calcula que cada miRNA puede reconocer hasta 100 ARNm diferentes.
* Los distintos miRNA se expresan en forma diferencial en distintos tejidos.
* Los miRNA intervienen en la regulación del desarrollo embrionario temprano,
el desarrollo del sistema nervioso, la musculatura, el corazón, los pulmones y
el sistema inmunitario.
* Se ha demostrado que la expresión anómala de estas moléculas se asocia a
cardiopatías y diversos tumores.
Control de la actividad proteica
* Síntesis y degradación proteica
* Unión a ligando
* Fosforilación de proteínas
* Adición de una segunda subunidad
* Liberación del sitio activo
* Estimulación de la entrada al núcleo
* Liberación desde la membrana
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Regulación del inicio de la transcripción en eucariotas