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REGULACION DE
LA EXPRESIÓN
GENÉTICA
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Diferenciación celular
En los individuos pluricelulares,
todas las células de un mismo
individuo son genéticamente
idénticas . A lo largo del
desarrollo las células van
pasando por un proceso de
diferenciación celular.
La diferenciación celular tiene
que ver con la expresión
diferencial de los genes .
Esa expresión diferencial de los
genes se debe a diversos
mecanismos de regulación de
la expresión genética.
Copyright (c), Marina González, Gabriela
Gómez
Diferenciación celular
Por ejemplo, supongamos que el genoma de cierta especie consiste en 4
genes: A, B, C y D. La expresión de estos genes es diferencial en las células
epiteliales y en las neuronas.
Célula epitelial: tiene los genes A, B, C y D. Se expresan los genes A, C y D
pero no el B
Neurona: tiene los genes A, B, C y D. Se expresan B y C pero A y D no
Por lo tanto, los ARNm y proteínas que se producen en la célula epitelial no
son los mismos que los que se forman en las neuronas: hay una expresión
diferencial de los genes.
¿Qué es lo que hace que en la célula epitelial se expresen A, C y D (pero no
B) y en la neurona B y C (pero no A y D)? MECANISMOS DE REGULACIÓN
DE LA EXPRESIÓN GENÉTICA
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Regulación de la expresión genética en
procariontes
La regulación es muy simple y se da a nivel de la transcripción.
Los genes que participan de una misma vía metabólica se expresan en forma conjunta,
bajo un único promotor y una única secuencia reguladora para todo el conjunto: el
operón.
GEN REGULADOR: gen cuya expresión es
una proteína represora o represor
PROMOTOR: secuencia de ADN que será
reconocida por la ARN polimerasa
OPERADOR: secuencia de ADN a la que
puede unirse el represor
GENES ESTRUCTURALES: genes que se
expresan en conjunto y que participan de
una misma vía metabólica.
OPERON: conjunto formado por promotor +
operador + genes estructurales.
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Operón lactosa
Sus genes estructurales cuando se expresan generan como producto enzimas que son necesarias
para degradar la lactosa. Si hay lactosa presente, serán necesarias las enzimas que permitan
degradarla. Si no hay lactosa presente esas enzimas no son necesarias.
SIN LACTOSA
El gen regulador produce una proteína represora activa (puede unirse al operador).
La ARN polimerasa no puede acceder a los genes estructurales que entonces no se
transcriben, no se expresan.
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CON LACTOSA
El gen regulador produce una proteína represora activa. Al haber lactosa, ésta se une al
represor. De este modo el represor se inactiva, ya no puede unirse al operador. Ahora
la ARN polimerasa puede acceder a los genes estructurales que pueden entonces
expresarse. Se sintetizarán así las enzimas que permitirán degradar la lactosa. La
lactosa es un inductor.
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Operón triptofano
Sus genes estructurales cuando se expresan generan como producto enzimas que son necesarias
para sintetizar triptofano. Si no hay triptofano en el medio, serán necesarias las enzimas que
permitan su síntesis. Si hay triptofano presente esas enzimas no son necesarias.
SIN TRIPTOFANO
El gen regulador produce una proteína represora inactiva ( no puede unirse al
operador). La ARN polimerasa puede acceder a los genes estructurales que
entonces se transcriben, se expresan.
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CON TRIPTOFANO
El gen regulador produce una proteína represora inactiva. Al haber triptofano, éste se
une al represor. De este modo el represor se activa y puede unirse al operador. Ahora la
ARN polimerasa no puede acceder a los genes estructurales que entonces no pueden
expresarse. No se sintetizarán así las enzimas que permitirán sintetizar triptofano. El
triptofano es un co-represor.
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Comparación operón lactosa- operón
triptofano
OPERÓN LACTOSA
OPERÓN TRIPTOFANO
Sus enzimas participan de una
vía catabólica
Sus enzimas participan de una
vía anabólica
Inducible ( expresión en
presencia de lactosa)
Reprimible ( se expresa en
ausencia de triptofano)
La lactosa es un inductor
El triptofano es co-represor
El represor se sintetiza en
forma activa
El represor se sintetiza en
forma inactiva
El represor actúa solo
El represor actúa en presencia
del co-represor.
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Regulación de la expresión genética en
eucariontes
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1- Regulación de la transcripción
A- Factores de transcripción
• basales: se unen al promotor para que sea reconocido por la ARN pol
• específicos: aumentan (activadores) o disminuyen (represores) el ritmo de la transcripción.
B- Estructura de la cromatina
• eucromatina: laxa, transcripcionalmente activa
• heterocromatina: más condensada, transcripcionalmente inactiva.
C- Metilación de la cromatina
El agregado de CH3 en el gen hace que éste no se exprese.
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2- Regulación del splicing
Splicing alternativo: de un mismo gen se pueden obtener varias proteínas
diferentes.
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3- Regulación del transporte hacia el
citoplasma
Aquellos ARNm que tienen cola poliA
pueden salir del núcleo hacia el citoplasma
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4- Regulación de la traducción
A- Presencia de proteínas
represoras que se unen al ARNm
en el sector comprendido entre el
extremo 5´y el codón inicio. Impiden
la unión con el ribosoma.
B- Estabilidad del ARNm: cuanto
más larga es la cola poliA, más
estable es el ARNm y podrá ser
traducido más veces.
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5- Regulación post-traducción
Se relaciona con el tiempo de vida media de cada proteína:
A- la presencia de ciertos aminoácidos al comienzo de la proteína aseguran una
mayor estabilidad o vida media más larga.
B- correcto plegamiento: las chaperonas contribuyen al correcto plegamiento. Si
están mal plegadas pueden ser degradadas en el proteasoma si previamente
fueron “marcadas” con ubiquitina.
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