+ Expresión de Genes

Transcripción

1 + Expresión de Genes

2 Si todas las células de un organismo contienen el mismo genoma, cómo y por qué las células de la piel son diferentes de las células del cerebro o de las células del hígado?

3 + Expresión Génica n Diferentes tipos de células tienen diferentes propiedades y llevan a cabo diferentes funciones por que las células pueden regular o controlar los genes que expresan. n Señales específicas son necesarias para activación de proteínas. Estas pueden ser ambientales o químicas. n Como pueden los genes activarse y desactivarse en respuestas a señales? n Regulación Génica- Es el proceso en el que los genes se activan. n Regulación Transcripcional- Mecanismo en donde se controla la cantidad de mrna transcrito de un gen en particular como forma de activar y desactivar genes.

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5 + Regulación transcripcional de la expresión génica n Promotores se encuentran upstream o corriente arriba de las secuencias génicas, lo que significa que se encuentran en el extremo 5 de un gen. En procariotas y eucariotas, los genes no utilizan todos las misma secuencias promotoras n En eucariotas, secuencias promotoras frecuentes incluyen la caja TATA (TATAAAA), situada alrededor de 30 nucleótidos (-30) upstream del punto de inicio de un gen y la caja CAAT (GGCCAATCT) situada alrededor de 80 nucleótidos (-80)upstream de un gen.

6 + n Factores de transcripción del DNA son proteínas de unión que pueden ligarse a los promotores e interactuar con la RNA polimerasa para estimular la transcripción de un gen. n Hay factores de transcripción habituales y hay factores de transcripción específicos que sólo interactúan con ciertos promotores. La transcripción de algunos genes depende de la unión de factores de transcripción específicos. n Muchos genes que están estrictamente regulados por las células también contienen secuencias reguladoras llamadas potenciadoras.

7 n Las secuencias potenciadores se encuentran normalmente alrededor de 50 o más pares de bases upstream del promotor, pero tambien pueden estar downstream de un gen. n Las secuencias potenciadoras se unen a proteínas reguladoras, conocidas como activadoras. n Las moléculas activadoras interactúan con los factores de transcripción y con la RNA polimerasa formando un complejo que estimula la transcripción de un gen. n Las células utilizan gran variedad de moléculas activadoras diferentes.

8 + n Algunas moléculas activadoras pueden ser hormonas. n Ej. Testosterona (esteroide masculino) n Estrógeno (esteroide femenino) Importante: Los activadores actúan sólo en los genes que contienen secuencias potenciadoras a las que se puedan unir. n Mediante los activadores y potenciadores, las células pueden utilizar el control de la transcripción para regular la expresión génica y controlar la actividad celular. n Algunos genes contienen secuencias represoras que pueden disminuir la transcripción.

9 + n Debido a que células diferentes producen factores de transcripción y moléculas activadoras distintas los genes se pueden activar en algunos tejidos y en otros no. n La expresión génica específica de tejidos y células es una forma en que las células controlan las proteínas que expresan, a pesar de contener todas las células del cuerpo el mismo genoma. Estos importantes mecanismos de control explican en parte por qué las celulas diferentes tienen funciones diferentes.

10 + Operones n Las bacterias usan operones para regular la expresión génica. n Los operones son agrupaciones de varios genes relacionados, situados juntos y controlados por un promotor único. n Los genes de un operón pueden ser regulados en respuestas a cambios dentro de la célula, y muchos genes que controlan el metabolismo de nutrientes se organizan en operones.

11 + Operón de lactosa

12 + Ejemplo clásico de regulación génica n Operón lac n Consta de tres genes: n lacz- codifica para la enzima B-galactosidasa (degradacción) n lacy- codifica la enzima permeasa (transporte) n laca-codifica la enzima acetilasa (protección contra tóxicos) n Juntas estas tres enzimas son necesarias para el transporte y distribucción de lactosa en la célula bacteriana.

13 + n El operón lac está regulado por una proteína llamada represor lac, que es codificado por un gen independiente denominado gen laci

14 + MicroRNA (genes silenciadores) n (sirna) RNA pequeños de interferencias descubierto en Pequeños segmento de DNA no codificante de doble cadena. n Fueron llamados de esta forma por que se demostró que se unían al mrna y bloqueaban o interferian la traducción de los mrna a los que se unía. n (mirna) microrna son una categoría de moléculas de RNA pequeñas que no codifican para proteínas. n Ambos tipos de RNA son moléculas reguladoras que regulan la expresión génica mediante el silenciamiento de la expresión génica a través del bloqueo de la traducción del mrna o produciendo le degradación del mrna

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16 + RNA de interferencia (RNAi) n Son los mecanismos de silenciamiento génico basados en RNA. n La investigación de los genes humanos que son silenciados por mirna es un área activa de investigación.

17 + Mutaciones n Es un cambio en la secuencia de nucleótidos del DNA. n Las mutaciones son importante para la diversidad genética. n También pueden ser perjudiaciales n Gen mutado proteína alterada funcional mal No codifia para una proteína funcional. Causando enfermedades genéticas.

18 + Tipos de mutaciones n Las inducidas por causas ambientales. n Productos Químicos (mutágenos) Imitan la estructura de los nucleótidos, se pueden introducir por error en el DNA. n La exposición a los rayos X o a la luz UV. también puede mutar el DNA. v Mutaciones puntuales- Cambios de un solo nucleótido. v Sustituciones de pares de bases v Inserciones v Supresiones

19 + n Si las mutaciones cambian la secuencia de un codón a otro codón que codifica para un aminoácido pueden ser de dos tipos: n Mutaciones silenciosa- No tienen efecto sobre la estructura y función de la proteína. n Mutaciones de sentido erróneo- Se consideran silenciosa si el nuevo aminoácido codificado no cambia estructura y función; pero si el nuevo aminoácido codificado modifica la estructura entonces su función puede cambiar de manera significativa. n Ej. Anemia falciforme

20 + Por qué es tan importante la estructura proteica? n El cambio de un sólo aminoácido en una de las cadenas que conforman la hemoglobina puede causar anemia falciforme Normal (HbA) valine histidine leucine proline threonine glutamate glutamate

21 +Anemia falciforme n sustitución de un aminoácido Normal (HbA) valine histidine leucine proline threonine glutamate glutamate HbS valine histidine leucine proline threonine valine glutamate

22 + Anemia Falciforme n Esta es una enfermedad congénita (sólo se adquiere cuando ambos padres la poseen) la cual distorsiona los eritrocitos. n Causa disminución en el transporte de oxígeno en la sangre. n Impide el bombeo normal de sangre en el cuerpo. n Con el tiempo, causa daño en los tejidos y órganos a través del todo el cuerpo.

23 + Mutaciones n Mutaciones sin sentido: Cambian el codón para un aminoácido en un codón de parada. n Inserciones o deleciones pueden afectar de manera drástica la proteína producida a partir de un gen mediante la creación de cambios en el marco de lectura.

24 + n Las mutaciones pueden ser heredadas o adquiridas. n Las mutaciones heredadas- Son mutaciones que pasan a la descedencia a través de los gametos. Pueden causar defectos de nacimiento e enfermedades genéticas hereditarias. n Las muatciones adquiridas se producen en el genoma de las células somática y no se transmiten a la descendencia. Pueden causar anomalías en el crecimiento de la célula que conduce a la formación de tumores cancerosos, transtornos metabólicos, y otras enfermedades.