Regulación de la expresión genética

Transcripción

1 Regulación de la expresión genética

2 E. coli en presencia de: Glucosa---crecimiento Lactosa---crecimiento mas lento Glucosa mas Lactosa---solo usa glucosa Depleción de glucosa---cambia a Lactosa Por qué no usa los dos azúcares? Por qué crece mas lento en Lactosa?

3 No glucosa

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5 QUE SABIAN?? La utilización de lactosa era inducible Glucosa no permitía uso de lactosa (represión) Mutantes en las que no se podía inducir uso de lactosa (aún en ausencia de glucosa, no se podía usar lactosa) Mutantes en las que el uso de lactosa era constitutivo (no había represión por glucosa) Los genes responsables mapeaban en diferentes loci

6 Mutantes en utilización de lactosa (constitutivas) Diferencia en i Diferencia en o merodiploides ADEMAS, MUTANTES NO INDUCIBLES

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9 PERO En un merocigoto, la co-existencia de un represor defectuoso y uno normal provoca que el normal controle la expresión génica

10 Operón bacteriano Pr R P O E1 E2 E3 Pr Promotor del regulador o represor R gen regulador. Codifica para una proteína represora (o inductora) P Promotor de los genes estructurales O operador. Secuencia reconocida por la proteína represora E1-3. Genes estructurales del operón

11 Operón de lactosa lac Z β-galactosidasa lac Y Permeasa lac A Transacetilasa

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16 Represión por catabolito en el operón Lac

17 Función del AMP cíclico en la regulación del operón de lactosa No AMPc

18 Proteína activadora del catabolismo

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21 Los operones pueden ser regulados de manera positiva: el regulador tiene que percibir la molécula inductora para activarse: ej., operón de arabinosa

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23 Operón de triptofano

24 Regulación del operón de triptofano Traducción

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26 atenuación

27 Regulación eucariotes

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29 Activadores

30 Activadores

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32 Activación de factores transcripcionales

33 Prueba de dos híbridos

34 UASG Promotor LexA Promotor Gal4-AD No se une RNA pol Gal4-BD Gal4-AD No se une LexA-BD RNA pol

35 Motivos de unión a DNA Dedo de zinc Zipper de leucina

36 Gen de la metalotioneína Región promotora. Receptor de esteroides BLE MRE TRE GC USF AP2 BLE MRE TATA BLE = basal level element GRE = glucocorticoid response element MRE = metal response element TRE = TPA response element

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38 RNA DE INTERFERENCIA Repeticiones en tandem o RNA viral mirna sirna RISC, RNA-induced silencing complex

39 sirna RITS (RNA-induced transcriptional silencing)

40 mirna

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44 Tipos de cromatina Eucromatina Heterocromatina

45 Epigenética La información que se hereda de una generación a la siguiente pero que no es codificada por secuencias de DNA es referida como Epigenética. La información está en forma de Modificaciones reversibles del DNA (metilaciones) Modificaciones de estructura de la cromatina (Modificaciones covalentes de histonas y colocación de variantes de histonas en cromosomas). Un carácter epigenético es un fenotipo estable, mitótica y meióticamente, heredable que resulta en el cambio de la expresión génica que tienen lugar sin que se produzcan alteraciones en la secuencia de DNA.

46 Cómo se establece, mantiene y hereda? La modificaciones epigenéticas proporcionan la respuesta clara a las señales ambientales, cambiando la expresión génica que se mantiene a lo largo de generaciones.

47 Genoma Idéntico en todos los tipos celulares de un organismo Puede transmitirse a células hijas por mitosis y a generaciones futuras por meiosis Mutaciones genómicas Irreversibles Genoma vs. Epigenoma Epigenoma Específico del tipo celular y heredable Puede transmitirse a células hijas por mitosis y a generaciones futuras por meiosis Modificaciones epigenéticas son Reversibles

48 Mecanismos Epigenéticos Principales 1. Modificaciones Reversibles del DNA mediante la adición o eliminación de grupos metilo. 2. Modificación de histonas mediante la adición o eliminación de grupos químicos (Acetilación, Metilación, y fosforilación). 3. Regulación de la expresión génica mediante RNAs pequeños no codificantes.

49 Modificaciones Reversibles del DNA mediante la adición o eliminación de grupos metilo. Cuándo ocurre? Después de la Replicación Desarrollo (Diferenciación de células)

50 Modificaciones Reversibles del DNA mediante la adición o eliminación de grupos metilo. En islas CpG, localizadas dentro y cerca de secuencias promotoras. Islas adyacentes a genes esenciales (constitutivos) y genes específicos no son metilados Genes con islas CpG metiladas adyacentes son transcripcionalmente silenciados. Los grupos metilos de las islas CpG ocupan el surco mayor del DNA y bloquean la unión de factores de transcripción necesarios para la expresión génica. Abundantes en secuencias repetidas localizadas en regiones de Heterocromatina y Centrómero. Metilación de estas secuencias contribuye a silenciar transcripción y replicación de transposones.

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52 Modificación de histonas mediante la adición o eliminación de grupos químicos Las modificaciones se producen en secuencias de aminoácidos conservadas en las colas de la región amino terminal. Acetilación Metilación Fosforilación

53 Modificación de histonas por Acetilación (Reversible) Transcripci ón HDA C HA T Transcripci ón HAT Histona Acetiltrasnferasa HDAC Histona Deacetilasa

54 Eucromatina y variantes de histonas Lys/arg metiladas Ser fosforilación HFD, dominios de plegamiento de histona, o dominio estructural común de todos los núcleos de histonas

55 Eucromatina y variantes de histonas o Regiones de cromatina parcialmente descondensada. o Hay expresión de genes activa o En estas regiones, las histonas H3 y H2A son frecuentemente remplazadas por las variantes de histonas H3.3 y H2AZ, respectivamente. H3 H2 A

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57 Histonas Localizació n H3.3 Eucromatin a CENPA H2AZ Asociada a centrómero s Eucromatin a Estabiliza el octámero de nucleosoma Genes esenciales en mamíferos H2AX Localizada a lo largo del genoma En ratón, su ausencia provoca inestabilidad del genoma e infertilidad del macho Se asocia con reparación de DNA