Posibles puntos de regulación de la expresión génica

DNATranscritp

de ARN RNAm RNAm

Degradación del RNAm

RNAm inactivo

Control de Traducción

proteína Proteína inactiva

Control de actividadproteica

Transporte de RNA y control de

localización

Controlde

procesamientodel RNA

Controltranscripcional

CitosolNúcleo

Regulación de la transcripción

(v) Regulación de la elongación de la transcripción

(iV) Regulación de la transcripción por ARN no codificante

(iii) Regulación por metilación del ADN

(ii) Remodelación de la estructura cromatínica

(i) Regulación del inicio de la transcripción por factores transcripcionales

Control transcripcional

Regulación del inicio de la transcripción en eucariotas

En eucariotas, las proteínas reguladoras de genes pueden influir sobre un promotor aún cuando estén unidas a secuencias de ADN distantes a miles de nucleótidos (estimuladores o enhancers)

La transcripción en las células eucarióticas está controlada por proteínas que se unen a secuencias reguladoras específicas y modulan la actividad de la ARN polimerasa.

El empaquetamiento del ADN en la cromatina constituye un factor regulador importante

Secuencias reguladoras de la transcripción

* Promotores

* Enhancers

Secuencias reguladoras que pueden estar localizadasa más de 50 kb del sitio de inicio de la transcripción

Regulación del inicio de la transcripción en eucariotas

Proteínas de reguladoras de la transcripción

*Proteínas activadoras

*Proteínas represoras

Se unen a secuencias específicas de ADN y favorecen su transcripción.

Se unen a secuencias específicas de ADN e inhiben su transcripción.

Proteínas activadoras: Se unen a secuencias específicas de ADN y favorecen su transcripción.

* Favorecer el reclutamiento del complejo de iniciación

*Alterar el estado de la cromatina. Ej: Reclutar enzimas que acetilan histonas.

Mecanismos de acción:

Regulación del inicio de la transcripción en eucariotas

Proteínas represoras: Se unen a secuencias específicas de ADN e inhiben su transcripción.

Mecanismos de acción:

* Interferencia en la unión de activadores o factores de transcripción generales al ADN.

* Inhibición de la transcripción interaccionandao con factores de transcripción generales o activadores Transcripcionales a través de dominios de inhibición.

* Afectar la estructura cromatínica Ej: recrutar enzimas que desacetilan histonas (Histona desacetilasa).

* Competición con los activadores por unirse a secuencias específicas de regulación.

Regulación del inicio de la transcripción en eucariotas

El control combinatorio durante el desarrollo embrionario permite generar muchos tipos

celulares

La regulación génica por combinación puede permitir a los organismos complejos desarrollarse a través de la acción de un número relativamente reducido de diferentes proteínas reguladoras génicas principales.

Célula embrionaria

Inducción de proteínas regulatorias

Inducción de proteínas regulatorias y

Inducción de proteínas regulatorias y

División Celular

Célula A Célula B

Célula C Célula D Célula E Célula F

Célula G Célula H Célula I Célula J Célula K Célula L Célula M Célula N

Regulación de la transcripción

* Regulación de la elongación

En algunos genes, las moléculas de RNA pol II que han comenzado a transcribirlos se deteienen poco después del promotor. Estas polimerasas detenidas, reanudarán la transcripción tan pronto como reciba las senales extracelulares adecuadas.

* Regulación de la transcripción por ARN no codificante

Moléculas de RNA de interferencia pueden reprimir la transcripción de genes homólogos mediante su asociación con un complejo proteico (RITS) que induce modificaciones en las histonas que resultan en la formación de heterocromatina.

* Metilación del ADN:En eucariotas, la metilación de los residuos de citosina está asociada a la inhibición de la transcripción génica.

* Remodelación de la estructura cromatínicaLos factores remodeladores de la cromatina facilitan la unión de los factoresde transcripción al ADN alterando la organización de los nucleosomas.

*Regulación del inicio de la transcripción por factores transcripcionales

(i) Splicing alternativo: Combinación de exones en diferentes combinaciones

En el splicing alternativo participan proteínas reguladoras del splicing

Control del procesamiento del RNA

Tejido 1

Tejido 2

Transcripto primario

mRNA

splicing

mRNA

No splicing

represor

Transcripto primario

mRNA

No splicing

mRNA

splicing

activador

Transcripto Largo

3 5

5 3

Sitio de splicing 5(Donor)

Sitio de splicing 3(Aceptor)

Transcripción

Stop codon II

AAAAAAAA 3

AAAAAAAA 3

dador aceptor

Stop codon I Stop codon II

Secuencia intrónica removida

mRNA

Anticuerpo unido amembrana

Traducción

Transcripto Corto

AAAAAAAA 3

Stop codon I

dador

AAAAAAAA 3

dador

Stop codon ImRNA

Traducción

Anticuerpo secretado

DNA

(ii) Procesamiento diferencial del extremo 3’

Control del procesamiento del RNA

Control de la traducción

(i) Modificación de factores de iniciación.

(ii) Unión de proteínas represoras

(iii) microRNA no codificantes

La traducción de algunas moléculas específicas de ARNm se puede regular a través de:

(i) Regulación de la estabilidad de los mRNA

Control de la degradación del RNA

Control de la traducción por micro RNA

Frecuente en Animales Frecuente en Plantas

Regulación de la traducción Degradación de mRNA

miRNA

Características de los miRNA

* Los miRNA son un tipo de ARN de interferencia (ARNi)

* Los miRNAson moléculas endógenas que desempeñan un rol fundamental en la regulación génica.

* Se estima que los genomas humano codifican 200-500 miRNA y estarían Involucrados en la regulación de la expresión de al menos un tercio de los genes..

* Se calcula que cada miRNA puede reconocer hasta 100 ARNm diferentes.

* Los distintos miRNA se expresan en forma diferencial en distintos tejidos.

* Los miRNA intervienen en la regulación del desarrollo embrionario temprano,el desarrollo del sistema nervioso, la musculatura, el corazón, los pulmones y el sistema inmunitario.

* Se ha demostrado que la expresión anómala de estas moléculas se asocia a cardiopatías y diversos tumores.

Control de la actividad proteica

* Síntesis y degradación proteica

* Unión a ligando

* Fosforilación de proteínas

* Adición de una segunda subunidad

* Liberación del sitio activo

* Estimulación de la entrada al núcleo

* Liberación desde la membrana