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