REGULADORES DE TRANSCRIPCIÓN

Unidad 4.
genética.
Regulación
de
la
expresión
Objetivo: Describir las reglas y mecanismos mediante los
cuales un juego de genes es selectivamente expresado
en cada célula. Indicar los niveles en los cuales actúa el
control de la expresión.
-Control transcripcional: Operón.
-Proteínas reguladoras: Ribointerruptores.
-Control post-transcripcional: ARNi (de interferencia).
-Epigenética
Lac-Operón - Intro
REGULADORES DE TRANSCRIPCIÓN
Regulación negativa-el represor se une al
operador para inhibir la transcripción)
Operón Lac
Transcripción del lac ZYA
Control por el lac I; su producto es el represor
Transcripción ocurre; represor
inhibido
¡¡Represión!! …negativa $
O
Unión del represor al Operador ( lac) previene que la
ARN polimerasa inicie transcripción
La transcripción continúa… pero a niveles muy bajos (Nivel basal)
Llega la lactosa…o sea el inductor
Transcripción de ARNm a alto nivel;
nivel de inducción
Reconocimiento del represor al
ADN
Unión al lac Operador
Reconocimiento de secuencias palindrómicas
Represor: tiene dos sitios de reconocimiento; el inductor afecta la
conformación de la proteína y afecta el sitio… control alostérico
CAP: regulador positivo
•Represor Æ regulador negativo de
transcripción
•CAP Æ regulador positivo de transcrpción
(homodímero)
•El CAP atrae a la ARN
polimerasa. Entonces, si no
hay CAP no hay expresión de
Operón.
•Se pega al ADN en un sitio
detrás del
promotor (sitio CAP),
compuesto de
16 pares de bases.
•¡PERO!… El CAP sólo
se va pegar en la
presencia
de cAMP (Adenosín
Monofostato).
¡Se enciende el operón!
Video operon Lac
Operones de proteínas ribosomales en E.Coli
Reprimir la traducción del primer gen previene la expresión de algunos o del
resto de los genes.
La estrategia es muy sensible.
Algunas proteínas por ejemplo apagaran la síntesis de Factores y otras
proteínas del operon.
Clasificación
•Operon inducible. Lac
Si el represor esta disponible para unirse al operador, los
genes se apagan.
Si el represor es inactivado, por lo tanto incapaz de unirse
al operador, los genes son expresados.
•Operon represible o reprimible.
Triptófano.
Se requiere un factor de transcripción que se una al
promotor para que la RNA polimerasa pueda iniciar la
transcripción.
Ribointerruptores
metabolite-sensing domain in colours
RNA no solo es el intermediario entre el
DNA y la proteínas !
•Son ARNm que responden a señales químicas particulares.
•Descubiertos en 1999 (transcripción) y en 2002 (traducción).
- La detección de lo que ocurre en el medio no es regulada por proteínas.
- El mensajero no es nada más para cargar información genética.
•Controlan la actividad de los genes.
expression platform in black
Figure 1. Schematic representation of the riboswitch's function exemplified by the thiamine pyrophosphate
- specific riboswitch, which represses the initiation of protein biosynthesis in the presence of metabolite.
The structural elements of the metabolite-sensing domain are colored in yellow, blue, green and gray, and
the expression platform is in black. In the absence of metabolite, the metabolite-sensing domain folds into
the structure, that exposes the initiation signal of protein synthesis (green asterisk), thereby turning gene
expression 'ON'. In the presence of metabolite (shown in red), the sensing domain folds into an alternative
structure and causes the formation of the hairpin in the expression platform. As a result, the initiation
signal becomes engaged in base pairing (red asterisk) and cannot function anymore, thereby shutting
down gene expression, and acting as an 'OFF' switch.
Tipos de riboswitches
GENOMA HUMANO
ARN interferencia
• El 98.5% está compuesto por
*intrones (1977), y estos
últimos de elementos móviles y
secuencias
repetitivas
en
tándem.
• Del 1.5% restante el 99% es
idéntico al del ratón.
• Sin embargo…
RNA interference
microRNAs (miRNAs)
Control posttranscripcional
• Se cree que funcionan como un sistema inmune
a nivel celular. Es decir, que le permite a la
célula distinguir información genética que le es
propia, de la que no lo es.
Esta información actuaría como un parásito
molecular que aprovecha la maquinaria celular
para reproducirse y causar daño a la célula.
• Transposones y virus.
• Regulan la expresión de genes y la traducción.
Protein degradation control
is not well understood.
Proteins can be marked for
destruction by the addition
of ubiquitin.
¿Qué es la epigenética?
EPIGENÉTICA
http://es.scribd.com/doc/25431412/Epigenetica
Analogía de
Thomas Jenuwein
Tiene lugar en la
Citosina.
Interés en las islas
CpG: 0.5 y 5 Kb; cont.
Dinucleótidos de 55 %
Æ 1% genoma.
70 % de los CG
están metilados
(intrones y
transposones).
Es post-sintética: se
lleva a cabo una vez
que los nucleótidos se
han incorporado a la
nueva cadena de DNA.
La inhibición de la
transcripción puede afectar
negativamente la salud
Procesos epigenéticos
Imprimación
“La diferencia entre
genética y epigenética
se compara con la
diferencia que existe
entre escribir y leer un
libro.
METILACIÓN
C. H. Waddington en 1942 lo definió como: “la
rama de la biología que estudia las interacciones
entre los genes y sus productos, que dan lugar al
fenotipo”.
Actualmente el término ha evolucionado para
incluir cualquier proceso que altere la actividad del
gen sin cambiar la secuencia del DNA, y conduce
a modificaciones que pueden transmitirse a
células hijas.
La palabra “epigenética” literalmente significa
“además de los cambios en la secuenciagenética”
Metilación
80 600 Efectos
genes
genes
Acetilación
Fosforilación
Ubicuitilación: unión de un radical acilo
mediante enlace éster
Sumoliación: small ubiquitinrelated modifier
Modificación de las histonas
Entre más metilado esté un tramo de DNA, menos probabilidad de expresión
Fuente e interferencia de los
grupos metilo: consecuencias
Los átomos de carbono se obtienen de la dieta y de la vía del folato.
Micronutrientes: Vitamina B12 (cobalamina), vitamina B6
(piridoxina) y colina: homocisteína Æ metionina.
Agentes ambientales: (4 generaciones atrás)
oMetales
oHPA (emisiones de combustible fósil o
humo de cigarro).
oAguas contaminadas
Hipometilación (inestabilidad cromosómica)
Hipermetilación (genes supresores).
Las células malignas van acompañadas de una hipometilación
global (20-60%) y una hipermetilación local (islas CpG) y ambos
sucesos son graduales.
Epigenética y
enfermedades
Cáncer (todos los tipos)
Disfunción cognitiva
Enfermedades respiratorias: asma
Enfermedades cardiovasculares:
aterosclerosis
Enfermedades reproductivas
Enfermedades autoinmunes: esclerosis
múltiple, lupus y diabetes
Enfermedades neuroconductuales:
Esquizofrenia, Alzheimer o Parkinson
…caso RATONES
Ingesta materna de vitamina B12,
ácido fólico, colina y betaína Æ cambios
en la coloración de las diferentes crías. ¹
Genisteína Æ Prevención de obesidad
de las crías. Afectos adversos con ácido
fólico. ¹
Conducta está asociada a cambios en
la metilación del DNA y acetilación de la
histona en un promotor del gen receptor
de glucocorticoide en el hipocampo de
la cría. ²
Droga tricoestatina A Æ revertir los
efectos de un cuidado maternal
deficiente. ²
L-Met anula los beneficios del cuidado
maternal de calidad. ²
¹ Randy Jirtle y Robert Waterland. Universidad de Duke, Whasington. 2003.
² Moshe Szyf. Dpto. de farmacología y terapéutica de la Universidad McGill. 2005.
…caso GEMELOS
40 pares de gemelos entre
3-74 años.
Gemelos jóvenes: patrones
de metilación y acetilación
muy similares
Gemelos mayores: patrones
diferentes en tejidos distintos,
como linfocitos, células
epiteliales bucales, grasa intra
abdominal.
4 veces más genes
expresados de manera
diferente en los mayores que
en los jóvenes.
Proyecto Epigenoma
Humano
En Europa, el Proyecto
Epigenoma Humano fue
oficialmente lanzado en
2003 por el Instituto
Wellcome Trust Sanger,
Epigenómica AG, y el
Centro Nacional del
Genotipaje.
En E.U. el Instituto
Nacional del Cáncer y el
Instituto Nacional de
Investigación del
Genoma Humano
iniciaron en 2005.
Manel Esteller. Laboratorio de Epigenética del Cáncer del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas de Madrid. 2005.
Futuro de la medicina…
Randy Jirtle
Genética
Epigenética
Bibliografía consultada:
Weinhold, B. (2006). Epigenética, la ciencia del cambio.
Environmental Health Perspectives. Volumen 114. Número 3.
González, R. A. E., et al. (2008). La epigenética y los estudios en
gemelos en el campo de la psiquiatría. Salud mental. Volumen 31.
Número 3.
Mathews, C. K., et al. (2002). Bioquímica. 3ra edición. Pearson
Educación. Madrid, 2002.
¡Gracias!