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REGULACION GENETICA
• La expresión de los genes es controlada dependiendo del tipo celular, del tiempo de vida de la célula y de los nutrientes y factores de crecimiento del medio
• Regulación de la expresión génica en procariontes– El caso del operón lactosa– El caso del operón triptofano
• Regulación de la expresión génica en eucariontes– Regulación a nivel del inicio de la transcripción
SEÑALES AMBIENTALES
genes
En bacteriasEn bacterias: Presencia o ausencia de nutrientes, : Presencia o ausencia de nutrientes, temperatura, oxígeno, pH, etc.temperatura, oxígeno, pH, etc.
En organismos multicelularesEn organismos multicelulares: Factores de crecimiento y : Factores de crecimiento y hormonas, nutrientes, entre otros factores. La expresión de hormonas, nutrientes, entre otros factores. La expresión de genes depende de tipo de célula y de la etapa de genes depende de tipo de célula y de la etapa de diferenciación de las células diferenciación de las células
15 de Enero 2008
TIPOS DE GENESTIPOS DE GENESEXPRESIÓN A UN NIVEL CONSTANTE CONTITUTIVOS
GENES INACTIVOS QUE SE ACTIVAN BAJO CIERTAS CONDICIONES
INDUCIBLES
GENES ACTIVOS, PERO SE SILENCIAN BAJO CIERTAS CONDICIONES
REPRESIBLES
15 de Enero 2008
Regulación de la Regulación de la expresión de expresión de genes ocurre genes ocurre principalmente principalmente en la etapa de la en la etapa de la transcripcióntranscripción
Estructura de un promotor en procariontes
Sitio de inicio de la transcripción
+1 +20-7-12-31-36
5’mRNA
TTGACAAACTGT
región -35
TATAATATATTA
región -10
RNA polimerasa
Proteínas reguladoras de la transcripción
• Activadores: Ayudan a la RNA polimerasa a unirse con mayor fuerza al PROMOTOR
Aumento de la velocidad de síntesis de mRNA
• Represores: Impiden la transcripción por la RNA polimerasa
disminución de la velocidad de síntesis de mRNA
Transcripción Basal
DNA
RNA
Promotor
RNA pol
ACTIVACIÓN DE LA TRANSCRIPCIÓN
Transcripción activada
DNA
RNA
Promotor
RNA pol
ACTIVADOR
GEN
GEN
A
B
Transcripción
DNA
RNA
Promotor
RNA pol
NO Transcripción
DNAPromotor
RNA pol
operador
represor
REPRESIÓN DE LA REPRESIÓN DE LA TRANSCRIPCIÓNTRANSCRIPCIÓN
El modelo operón fue propuesto por Jacob, Monod y Wollman
basado en sus estudiosgenéticos y bioquímicos sobre las
mutaciones de E. coli que requieren lactosa.
E. coli crece en el medio cuando hay glucosa. Perosino la hay y si hay lactosa, crece con lactosa.
Jacob y Monod comprobaron que cuando en el mediohabía lactosa aumentaba la concentración
intracelular de beta-galactosidasa, además seproducían dos proteínas: permeasa que introduce la
lactosa en el interior de la bacteria y la transacetilasa.
Beta galactosidasa
Lactosa galactosa + glucosa.
El operón lactosa en bacteriasContiene los genes de las enzimas que permiten hidrolizar el disacárido lactosa
β galactosidasa
15 de Enero 2008
La síntesis de β-galactosidasa es
inducibleC
once
ntr
ació
n d
e B
eta
gala
ctod
asid
asa
Tiempo (minutos)
Descripción del operón lactosa
B-galactosidasa permeasa acetilasa
La función del operón lactosa (lac) es producir las enzimasrequeridas para metabolizar lactosa y obtener energía cuando éstaes requerida por la célula
lacI
¿Qué pasa en ausencia de lactosa...?
¿Y en presencia de lactosa...?
15 de Enero 2008
Nº
de c
élul
as/m
l
Act
Bet
a ga
lact
osid
a sa
Tiempo (min)
Glucosa también regula la transcripción de los genes del metabolismo de lactosa
¿Qué sucede cuando las bacterias están en presencia de glucosa y lactosa?
15 de Enero 2008
Resumen de la regulación del operón lactosa
Glucosa cAMP Lactosa Transcripción del operón lac
Alta Bajo Ausente No transcripción
Alta Bajo Presente Baja transcripción
Baja Alto Ausente No transcripción
BajaBaja Alto Alto Present Presentee Alta transcripciónAlta transcripción
Operón triptofano
Enzimas de la biosíntesis del aminoácido triptofano
S1 S2 S3 S4 S5 TRIPTOFANOS1 S2 S3 S4 S5 TRIPTOFANO A B C D E
15 de Enero 2008
Regulación de la transcripción del operón Regulación de la transcripción del operón triptofanotriptofano
Bacterias en medio sin triptofano
Bacterias en medio con triptofano
No transcripción
Todas las células de nuestro cuerpo tienen los mismos genes, pero no producen las mismas
proteínas
SEÑALES EXTERNAS
(NUTRIENTES, HORMONAS, ETC)
Activación o inactivación de genes
TIPOS CELULARES
T. óseo T. muscular neuronas
G. Rojos
Piel
colágeno
hemoglobina
miosina
queratina
Neurotrans-misores
Posibles puntos de regulación de la expresión de genes en
eucariontes
Regulación de la transcripción del gen de albúmina
ARN polimerasa
Gen de albuminaPromotor
Factores de transcripción basal
APFAPF
C/EBPHNF-1
-30pb +1-12.000pb
?
Enhancer Enhancer
+30.000
Regiones “Enhancers” en el ADN se unen a proteínas reguladoras de la transcripción
15 de Enero 2008
Proteínas reguladoras unidas a “enhancers” Proteínas reguladoras unidas a “enhancers” actúan a distancia induciendo la curvatura del actúan a distancia induciendo la curvatura del ADN, para permitir su acercamiento al ADN, para permitir su acercamiento al complejo promotor con la RNA polimerasacomplejo promotor con la RNA polimerasa.
Cómo se activa un gen en un tipo Cómo se activa un gen en un tipo
de célula y no en otro?de célula y no en otro?
En el esquema A, los genes de albúmina se expresan porque las células de hígado tienen los activadores necesarios para ese gen
En el esquema B, los genes de la proteína cristalino se expresan porque las células de cristalino tienen los activadores necesarios para ese gen
Núcleo de células hepáticas
Núcleo de células de cristalino
Regulación de los genes de globina en
humanos α2β2
α2γ2
ξ2ε2