Expresión de Genes -...
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Expresión de Genes
Si todas las células de un organismo contienen el mismo genoma, ¿ cómo y por qué las células de la piel son diferentes de las células del cerebro o de las células del hígado?
+Expresión Génica
n Diferentes tipos de células tienen diferentes propiedades y llevan a cabo diferentes funciones por que las células pueden regular o controlar los genes que expresan.
n Señales específicas son necesarias para activación de proteínas. Estas pueden ser ambientales o químicas.
n ¿Como pueden los genes activarse y desactivarse en respuestas a señales? n Regulación Génica- Es el proceso en el que los genes se activan.
n Regulación Transcripcional- Mecanismo en donde se controla la cantidad de mRNA transcrito de un gen en particular como forma de activar y desactivar genes.
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+Regulación transcripcional de la expresión génica
n Promotores se encuentran upstream o corriente arriba de las secuencias génicas, lo que significa que se encuentran en el extremo 5’ de un gen. En procariotas y eucariotas, los genes no utilizan todos las misma secuencias promotoras
n En eucariotas, secuencias promotoras frecuentes incluyen la caja TATA (TATAAAA), situada alrededor de 30 nucleótidos (-30) upstream del punto de inicio de un gen y la caja CAAT (GGCCAATCT) situada alrededor de 80 nucleótidos (-80)upstream de un gen.
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n Factores de transcripción del DNA son proteínas de unión que pueden ligarse a los promotores e interactuar con la RNA polimerasa para estimular la transcripción de un gen.
n Hay factores de transcripción habituales y hay factores de transcripción específicos que sólo interactúan con ciertos promotores. La transcripción de algunos genes depende de la unión de factores de transcripción específicos.
n Muchos genes que están estrictamente regulados por las células también contienen secuencias reguladoras llamadas potenciadoras.
n Las secuencias potenciadores se encuentran normalmente alrededor de 50 o más pares de bases upstream del promotor, pero tambien pueden estar downstream de un gen.
n Las secuencias potenciadoras se unen a proteínas reguladoras, conocidas como activadoras.
n Las moléculas activadoras interactúan con los factores de transcripción y con la RNA polimerasa formando un complejo que estimula la transcripción de un gen.
n Las células utilizan gran variedad de moléculas activadoras diferentes.
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n Algunas moléculas activadoras pueden ser hormonas. n Ej. Testosterona (esteroide masculino)
n Estrógeno (esteroide femenino)
Importante: Los activadores actúan sólo en los genes que contienen secuencias potenciadoras a las que se puedan unir.
n Mediante los activadores y potenciadores, las células pueden utilizar el control de la transcripción para regular la expresión génica y controlar la actividad celular.
n Algunos genes contienen secuencias represoras que pueden disminuir la transcripción.
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n Debido a que células diferentes producen factores de transcripción y moléculas activadoras distintas los genes se pueden activar en algunos tejidos y en otros no.
n La expresión génica específica de tejidos y células es una forma en que las células controlan las proteínas que expresan, a pesar de contener todas las células del cuerpo el mismo genoma. Estos importantes mecanismos de control explican en parte por qué las celulas diferentes tienen funciones diferentes.
+Operones
n Las bacterias usan operones para regular la expresión génica.
n Los operones son agrupaciones de varios genes relacionados, situados juntos y controlados por un promotor único.
n Los genes de un operón pueden ser regulados en respuestas a cambios dentro de la célula, y muchos genes que controlan el metabolismo de nutrientes se organizan en operones.
+Operón de lactosa
+Ejemplo clásico de regulación génica
n Operón lac n Consta de tres genes:
n lacZ- codifica para la enzima B-galactosidasa (degradacción)
n lacY- codifica la enzima permeasa (transporte)
n lacA-codifica la enzima acetilasa (protección contra tóxicos)
n Juntas estas tres enzimas son necesarias para el transporte y distribucción de lactosa en la célula bacteriana.
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n El operón lac está regulado por una proteína llamada represor lac, que es codificado por un gen independiente denominado gen lacI
+MicroRNA (genes silenciadores)
n (siRNA) RNA pequeños de interferencias descubierto en 1998. Pequeños segmento de DNA no codificante de doble cadena.
n Fueron llamados de esta forma por que se demostró que se unían al mRNA y bloqueaban o interferian la traducción de los mRNA a los que se unía.
n (miRNA) microRNA son una categoría de moléculas de RNA pequeñas que no codifican para proteínas.
n Ambos tipos de RNA son moléculas reguladoras que regulan la expresión génica mediante el “silenciamiento” de la expresión génica a través del bloqueo de la traducción del mRNA o produciendo le degradación del mRNA
+RNA de interferencia (RNAi)
n Son los mecanismos de silenciamiento génico basados en RNA.
n La investigación de los genes humanos que son silenciados por miRNA es un área activa de investigación.
+Mutaciones
n Es un cambio en la secuencia de nucleótidos del DNA.
n Las mutaciones son importante para la diversidad genética.
n También pueden ser perjudiaciales n Gen mutado-----------Proteína alterada-------Funcional mal---------
No codifia para una proteína funcional. Causando enfermedades genéticas.
+Tipos de mutaciones
n Las inducidas por causas ambientales. n Productos Químicos (mutágenos) Imitan la estructura de los
nucleótidos , se pueden introducir por error en el DNA.
n La exposición a los rayos X o a la luz UV. también puede mutar el DNA.
v Mutaciones puntuales- Cambios de un solo nucleótido.
v Sustituciones de pares de bases
v Inserciones
v Supresiones
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n Si las mutaciones cambian la secuencia de un codón a otro codón que codifica para un aminoácido pueden ser de dos tipos: n Mutaciones silenciosa- No tienen efecto sobre la estructura y
función de la proteína.
n Mutaciones de sentido erróneo- Se consideran silenciosa si el nuevo aminoácido codificado no cambia estructura y función; pero si el nuevo aminoácido codificado modifica la estructura entonces su función puede cambiar de manera significativa.
n Ej. Anemia falciforme
+¿Por qué es tan importante la estructura proteica?
n El cambio de un sólo aminoácido en una de las cadenas que conforman la hemoglobina puede causar anemia falciforme
Normal (HbA)
valine histidine leucine proline threonine glutamate glutamate
+Anemia falciforme
n sustitución de un aminoácido
Normal (HbA)
valine histidine leucine proline threonine glutamate glutamate
HbS
valine histidine leucine proline threonine glutamate valine
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n Esta es una enfermedad congénita (sólo se adquiere cuando ambos padres la poseen) la cual distorsiona los eritrocitos.
n Causa disminución en el transporte de oxígeno en la sangre.
n Impide el bombeo normal de sangre en el cuerpo.
n Con el tiempo, causa daño en los tejidos y órganos a través del todo el cuerpo.
Anemia Falciforme
+Mutaciones
n Mutaciones sin sentido: Cambian el codón para un aminoácido en un codón de parada.
n Inserciones o deleciones pueden afectar de manera drástica la proteína producida a partir de un gen mediante la creación de cambios en el marco de lectura.
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n Las mutaciones pueden ser heredadas o adquiridas . n Las mutaciones heredadas- Son mutaciones que pasan a la
descedencia a través de los gametos. Pueden causar defectos de nacimiento e enfermedades genéticas hereditarias.
n Las muatciones adquiridas se producen en el genoma de las células somática y no se transmiten a la descendencia. Pueden causar anomalías en el crecimiento de la célula que conduce a la formación de tumores cancerosos, transtornos metabólicos, y otras enfermedades.