Regulación en genes Eucariotas

Tipos de genes presentes en eucariotas

Específicos de Tipo Celular (confieren caracteristicas y funciones particulares)

Reguladores de Desarrollo (Genes Activos en un momento determinado del crecimiento y desarrollo del organismo)

Diferencia procariota y eucariotas

Células Eucariotas

contienen mucha más cantidad de ADN que las células procarióticas y su ADN está asociado con histonas y cromatina extremadamente compacta

Regulación Génica en Eucariotas

ARNm de la mayoría de los genes deben ser cortados, rematados y poliadenilados antes de transportarlos hacia fuera del núcleo.

Cada uno de estos procesos puede ser regulado

Rsngo de Vida ARNm en eucariotas y procariotas

ARNm eucarióticos pueden tener un amplio rango de vida media (tm) con alteraciones sutiles

ARNm procarióticos se desintegran muy rápidamente. Responde de forma rápida a los cambios ambientales

eucariotas utilizan estas ARN polimerasas

I, II, III

ARN Polimerasa II

Transcribe genes que codifican todos los ARNm y algunos pequeños ARN nucleares

ARN Polimerasa I y III

Transcriben genes que codifican los ARN ribosómicos (ARNr), algunos pequeños ARN nucleares y los ARN de transferencia (ARNt)

Regulación Génica en los procesos de transcripción

Se da en todas sus estapas, transcripción, maduración y traslado

Antígeno

moléculas, usualmente proteínas, que suscitan una respuesta inmune

Inmunidad Humoral

implica la producción de unas proteínas denominadas inmunoglobulinas, o anticuerpos, que se unen directamente a los antígeno

Composición Inmunoglobulinas/Anticuerpos

cuatro cadenas polipeptídicas, que se mantienen unidas mediante enlaces disulfuro.

Dos cadenas pesadas y dos ligeras con porción constante y variable

Quienes sintetizan los anticuerpos

Celulas o Linfocitos B

Gen K

Encargado de crear la cadena ligera

Hay entre 70 y 100 regiones L (líder) y V (variable) diferentes, aprox. la mitad de las cuales son funcionales

región LV

está precedida por secuencias de iniciación de la transcripción. Da mutaciones por recombinación aleatoria

Región J

De unión, contiene cinco posibles exones codificadores. Adyacente hay una secuencia intensificadora de transcripción para cualquier promotor localizado en las proximidades

Exón C

Codifica la región constante de la molécula K

territorio cromosómico

En el núcleo interfásico, cada cromosoma ocupa un dominio discreto denominado ______ separado de los restantes cromosomas.

compartimentos intercromosómicos

Los canales entre cromosomas contienen poco ADN o nada en absoluto y se denominan _______.

fábricas de transcripción

lugares nucleares que contienen la mayor parte de la ARN polimerasa activa y de las moléculas reguladoras de la transcripción.

Puntos en la regulación génica

• Accesibilidad a la cromatina

• Transcripción

• Procesamiento de ARN

• Estabilidad del ARN

• Traducción

• Actividad proteica

Accesibilidad a la Cromatina oor Histonas

Cambios en la composición nucleosómica (remplaza Histonas H2A y H3 por H2A.Z y H3.3 manteniendo los promotoras libres de los nucleosomas represivos, facilitando así la transcripción.)

Remodelación de la cromatina (reposicionamiento o eliminación de nucleosomas y es llevada a cabo por el complejo SWI/SNF)

Modificación de las histonas (como acetilación, por las enzimas histona acetiltransferasa 《HAT》. Se añade un grupo acetato a aminoácidos en la cola de una histona, reduciendo atracción entre la proteína histona básica y el ADN acídico)

Acetilación

Proceso en el cual al estar activo en el ADN se vuelve eucromatina

Metilación

suele tener lugar en la posición 5 de la citosina (5-metilcitosina), haciendo que el ADN sea compacto, con un efecto silenciador génico a largo plazo

Histona desacetilasa (HDAC)

Elimina el grupo acetato de la cola de histona compactando el ADN y convirtiendolo en Heterocromatina

5-azacitidina

La incorporación de este compuesto al ADN en lugar de la cotidina, no puede metilarse, asi que modifica el patrón de la expresión génica y estimula la expresión de los alelos de los cromosomas X inactivados.

Promotor

es una región del ADN que reconoce la maquinaria de transcripción y que se une una o más proteínas que regulan la iniciación de la transcripción. Están adyacentes a los genes que regulan.

Elementos promotores

secuencias cortas de nucleótidos que se unen a factores reguladores específicos

promotores eucarióticos dos subcategorías

Promotor básico y promotores proximales

Promotor Básico

determina la iniciación precisa de la transcripción por parte de la ARN polimerasa II

Promotores proximales

son aquellos que modulan la eficiencia de los niveles basales de transcripción

Promotor Centrado y Promotor disperso

Centrado tiene un solo punto de inicio (perfecto y más regulado) disperso tiene varios puntos de inicio y diferentes productos (constitutivo, no regulado)

Secuencias de Inicio de Transcripción

secuencia consenso Inr es YYANa/xYY (donde Y indica cualquier pirimidina y N indica cualquier nucleótido)

La caja TATA se localiza aproximadamente —30 respecto del sitio de inicio de la transcripción. Secuencia consenso TATAa/tAAR (donde R indica cualquier purina)

El BRE en algunos promotores básicos, inmediatamente corriente arriba o inmediatamente corriente abajo de la caja TATA.

Las secuencias motivo MTE y DPE se localizan corriente abajo del sitio de inicio de la transcripción, aproximadamente en las +18 a +27 y +28 a +33, respectivamente

Intensificadores

Pueden estar situados a cualquiera de los dos lados de un gen, a cierta distancia del gen o incluso dentro del gen.

Son reguladores de actuación en cis, porque funcionan cuando están ubicados en el mismo cromosoma de los genes que regulan y son necesarios para conseguir el máximo nivel de transcripción

silenciador

elemento regulador de la transcripción de actuación en cis, actúa sobre los genes eucarióticos para reprimir el nivel de inicio de la transcripción

factores de transcripción basales (generales)

factores de transcripción específicos de genes (a menudo)

ARN polimerasa puede unirse al promotor solo con la ayuda de estas proteínas

Formación del complejo de iniciación de la transcripción de la ARN polimerasa II

factores generales de transcripción. se ensamblan en un orden específico, formando un complejo de preiniciación (PIC) de la transcripción, que proporciona una plataforma para que la ARN polimerasa II se una a un promotor

TFIID (factor de transcripción para la ARN polimerasa IID), TFIIB, TFIIA, TFIIE, TFIIF, TFIIH y Mediador.

Relación activadores y represores figura

Regulación de ARN

Regulación del procesamiento previo al ARNm (dentro del núcleo)

• Tapas (encapuchamiento) y colas (adición de cola poliA)

• Splicing alternativo (corte y empalme)

Regulación de la estabilidad del ARNm (fuera del núcleo)

• Vida útil de ARNm - miARN

Límite de ARN y poliadenilación

Guanina metilada agregada al extremo 5

• Protege de la degradación por exonucleasas: Regula la exportación nuclear, Promueve la unión ribosómica

Varias bases de adenina agregadas por poliadenilato polimerasa (ATP)

• Protege de la degradación por exonucleasas: regula la exportación nuclear, Ayuda a la terminación de la transcripción

Splicing (Corte o Empalme)

Genera diferentes formas de ARNm a partir de pre-ARNm idénticas, dando lugar a diversas proteínas, con funciones similares o diferentes.

Los intrusos se quedan adentro. selecciona diferentes porciones de un ARNm para su uso como exones formando dos (o más) moléculas de ARNm a partir de un pre-ARNm.

No es un proceso aleatorio. Generalmente está controlado por proteínas que se unen a sitios específicos en el pre-ARNm marcando qué exones deben usarse.

Ejemplo de corte y empalme alternativo

gen calcitonina/péptido relacionado con el gen de la calcitonina (gen CT/CGRP).

En las células tiroideas, el transcrito primario CT/CGRP se corta y empalma de tal manera que el ARNm maduro contiene solamente los cuatro primeros exones. La poliadenilación del exón 4 se utiliza para procesar el ARNm y añadir la cola poli-A. Este ARNm se traduce en el péptido calcitonina, una hormona peptídica de 32 aminoácidos implicada en la regulación del calcio.

En el cerebro y en el sistema nervioso periférico, el transcrito primario CT/CGRP se corta y empalma para incluir los exones 5 y 6, pero no el exón 4. La poliadenilación del exón 6. El ARNm CGRP codifica un péptido de 37 aminoácidos que tiene actividades hormonales en un amplio rango de tejidos.

Estabilidad del ARN, micro ARN (miRNA) y nivel de estado estacionario de un ARNm

La cantidad de ese ARNm presente en la célula, la cual está determinada por una combinación de la velocidad con la que se transcribe el gen y la velocidad con la que se degrada el ARNm.

Determina el ARNm disponible para transcripción

ARNm puede degradarse siguiendo estas posibles rutas generales

Puede ser elegido para degradación por enzimas que acortan la cola poli-A. Si se acorta la cola poli-A a menos de unos 30 nucleótidos, el ARNm pasa a ser inestable y actúa como sustrato para exonucleasas n dirección 5' a 3' o en dirección 3' a 5’.

Las enzimas de decapación pueden eliminar la caperuza de 7-metilguanosina, lo que también hace que el ARNm se vuelva inestable.

Puede ser cortado internamente por una endonucleasa, dejando extremos no protegidos en los que puede producirse la degradación mediante exonucleasas

Regulación de Traducción

elF2 al estar fosforilado no hay traducción, elF2 solo no impide

Regulacion de proteínas post-transcripcion

eliminación de aminoácidos o la adición de una modificación química, puede conducir a un cambio en su actividad o comportamiento. Estos pasos de procesamiento y modificación pueden ser objetivos para la regulación según la necesidad para que se activen

Fosforilación

algunas se activan por este mecanismo, mientras que otras (por el mismo mecanismo) se desactivan y otras simplemente cambian su comportamiento (interactuando con un compañero diferente o yendo a una parte diferente de la célula).

Ubiquitinación

Proteínas se pueden etiquetar para degradación mediante la adición de un marcador químico llamado ubiquitina.

Las proteínas etiquetadas se llevan al proteasoma, y se descomponen. Es importante para controlar la persistencia de una proteína