Regulación de la expresión génica Regulación de la expresión génica

Regulación de la expresión génica
Regulación de la expresión génica
z
z
z
z
z
z
z
z
Mecanismos y sistemas que controlan la expresión de los genes
Utilidad de la expresión génica
Niveles de control de la expresión génica
Diferencia entre genes y elementos regulatorios
Regulación génica en procariotas
Regulación génica en eucariotas
En las bacterias, la regulación de la expresión génica mantiene la
flexibilidad interna, activando e inhibiendo genes en respuesta a
cambios ambientales
En organismos eucariotas multicelulares, la regulación de la
expresión génica lleva a cabo la diferenciación celular
1
Niveles de control génico
ARNm procesado
2
Genes y elementos reguladores
z
z
z
Genes estructurales: codifican proteínas
metabólicas o estructurales
Genes reguladores: codifican ARN o proteínas
que interactúan con otras secuencias y afectan
la transcripción o la traducción
Elementos reguladores: secuencias de ADN
que no se transcriben pero afectan la expresión
de los genes
3
Proteínas de unión a ADN
4
Regulación de la expresión génica
en procariotas
Tema 8
Operón
z
Los genes funcionalmente relacionados de las
bacterias con frecuencia se agrupan como una
única unidad de transcripción llamada
operón.
z
Un operón típico:
–
–
–
un promotor
genes estructurales
un sitio operador
5
Control de la transcripción
z
Control negativo: una proteína reguladora
actúa como represora, uniéndose al ADN e
inhibiendo la transcripción.
z
Control positivo: una proteína reguladora
actúa como activadora, estimulando la
transcripción.
6
Operones
z
Inducibles
–
–
z
Positivo
Negativo
Reprimibles
–
–
Positivo
Negativo
Con control negativo
7
8
El operón lac de E. coli
9
10
z
El operón lac es inducible negativo: un gen
regulador produce un represor que se une al
operador y evita la transcripción de los
genes estructurales. La presencia de
alolactosa inactiva al represor y permite la
transcripción.
Control positivo y represión por
catabolitos
11
12
El operón trp de E. coli
z
El operón trp es un operón reprimible
negativo que controla la biosíntesis del
triptófano. En un operón reprimible la
transcripción está normalmente encendida y
debe reprimirse.
13
Atenuación: Terminación prematura
de la transcripción
14
z
En la atenuación, la transcripción se inicia
pero termina en forma prematura.
15
ARN antisentido en la regulación
génica
z
z
El ARN antisentido es complementario a otra secuencia
de ARN o ADN.
En las bacterias puede inhibir la traducción al unirse a
secuencias en la UTR 5’ del ARNm y evitar la unión al
ribosoma
ARN antisentido en la regulación
génica
16
Regulación de la expresión génica
en eucariotas
Tema 10
La estructura de la cromatina y la
regulación génica
17
18
Control transcripcional
z
Activadores de
la transcripción,
coactivadores y
represores
19
Intensificadores y aislantes
20
Control génico a través del
procesamiento del ARN
21
Control génico a través de la
estabilidad del ARN
22
Control génico por microARNs.
Silenciamiento del ARN
23
24
Control traduccional y postraduccional
z
La iniciación de la traducción puede verse
afectada por proteínas que se unen a
secuencias específicas en el extremo 5’ del
ARNm.
z
La disponibilidad de ribosomas, ARNt,
factores de iniciacion y elongación y otros
componentes del aparato traduccional puede
afectar la velocidad de traducción.
Tema 11: Síntesis de proteínas
25
Código
genético
z
Triplete
–
z
z
z
4 Bases
61 codones para
aa
Degeneración del
código
Codones
sinónimos
ARNt
z
z
z
z
1 tipo de ARNt → 1 tipo de aa
30 a 50 tipos por célula
+ de 1 ARNt para cada aa: isoaceptores
(difieren en el anticodón)
50 ARNt y 61 codones: ¿Qué pasa con los
que no están?: Tambaleo
26
27
Marco de lectura:
z
Codón de
iniciación
–
AUG:
–
N-formil metionina;
metionina
–
–
–
z
GUG
UUG
Codón de
terminación
–
–
–
UAA
UAG
UGA
28
29
Traducción
Síntesis de proteínas
z
1.
2.
3.
Unión del aa a su
ARNt
Iniciación
Elongación
Terminación
30
Unión del aa a su ARNt
20 aminoacil ARNt sintasas: 1 por
aa
31
32
1. Iniciación
1.
2.
3.
4.
5.
ARNm
Las subunidades mayor y menor del
ribosoma
Factores de iniciación
initiator ARNt iniciador con N-formil
metionina (fMet-ARNtfMet)
GTP
Etapas
1.
2.
3.
Unión de ARNm a la subunidad pequeña
del ribosoma.
ARNt iniciador se une al ARNm por
apareamiento de bases: codón-anticodón.
La subunidad grande se une y se forma el
complejo de iniciación.
33
34
2. Elongación
1.
2.
3.
4.
El complejo 70S
ARNts cargados con su aa
Factores de elongación: EF-Ts, EF-Tu, EFG
GTP
35
36
3. Terminación
z
z
z
z
z
El ribosoma transloca a un codón de
terminación
No existen ARNts para los codones stop
Ningún ARNt ingresa al sitio A
Se unen los factores de liberación: RF1, RF2 y
RF3, que reconocen los codones stop: UAA y
UAG, y RF2 reconoce UGA y UAA.
El RF3 forma un complejo con GTP y se une al
ribosoma
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38
Interacciones ARN-ARN
z
z
z
Shine-Dalgarno – ARNr 16S
ARNr 16S – ARNr 23S
Codón (ARNm) – Anticodón (ARNt)
Polirribosomas
z
En células
procariotas y
eucariotas se unen
a una única
molécula de ARNm
varios ribosomas,
generando un
polirribosoma
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