En esta clase 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 15 de Enero 2008
SEÑALES AMBIENTALES genes En bacterias: Presencia o ausencia de nutrientes, temperatura, oxígeno, pH, etc. En organimos multicelulares: Factores de crecimiento y hormonas, nutrientes, entre otros factores. La expresión de genes depende de tipo de célula y de la etapa de diferenciación de las células 15 de Enero 2008
TIPOS DE GENES EXPRESIÓN 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 expresión de genes ocurre principalmente en la etapa de la transcripción 15 de Enero 2008
Estructura de un promotor en procariontes +1 +20 -7 -12 -31 -36 5’ mRNA TTGACA AACTGT región -35 TATAAT ATATTA región -10 Sitio de inicio de la transcripción RNA polimerasa 15 de Enero 2008
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 15 de Enero 2008
A B ACTIVACIÓN DE LA TRANSCRIPCIÓN Transcripción Basal RNA pol GEN DNA Promotor RNA pol ACTIVACIÓN DE LA TRANSCRIPCIÓN Transcripción activada ACTIVADOR GEN A B 15 de Enero 2008
represor Transcripción NO Transcripción REPRESIÓN DE LA TRANSCRIPCIÓN RNA pol DNA Promotor RNA represor NO Transcripción RNA pol DNA Promotor operador 15 de Enero 2008
El operón lactosa en bacterias Contiene los genes de las enzimas que permiten hidrolizar el disacárido lactosa galactosidasa 15 de Enero 2008
La síntesis de -galactosidasa es inducible Concentración de Beta galactodasidasa Tiempo (minutos) 15 de Enero 2008
Descripción del operón lactosa La función del operón lactosa (lac) es producir las enzimas requeridas para metabolizar lactosa y obtener energía cuando ésta es requerida por la célula Descripción del operón lactosa lacI B-galactosidasa permeasa acetilasa 15 de Enero 2008
¿Qué pasa en ausencia de lactosa...? 15 de Enero 2008
¿Y en presencia de lactosa...? 15 de Enero 2008
¿Qué sucede cuando las bacterias están en presencia de glucosa y lactosa? Nº de células/ml Act Beta galactosidasa Glucosa también regula la transcripción de los genes del metabolismo de lactosa Tiempo (min) 15 de Enero 2008
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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 Baja Alto Presente Alta transcripción 15 de Enero 2008
Operón triptofano S1 S2 S3 S4 S5 TRIPTOFANO A B C D E Enzimas de la biosíntesis del aminoácido triptofano 15 de Enero 2008
Regulación de la transcripción del operón triptofano Bacterias en medio sin triptofano Bacterias en medio con triptofano No transcripción 15 de Enero 2008
Activación o inactivación de genes (NUTRIENTES, HORMONAS, ETC) Todas las células de nuestro cuerpo tienen los mismos genes, pero no producen las mismas proteínas Activación o inactivación de genes TIPOS CELULARES SEÑALES EXTERNAS (NUTRIENTES, HORMONAS, ETC) miosina colágeno Neurotrans-misores neuronas T. óseo T. muscular Piel hemoglobina queratina 15 de Enero 2008 G. Rojos
Posibles puntos de regulación de la expresión de genes en eucariontes 15 de Enero 2008
Regulación de la transcripción del gen de albúmina Factores de transcripción basal ARN polimerasa C/EBP HNF-1 ? APF APF Gen de albumina Enhancer Promotor Enhancer -30pb -12.000pb +1 +30.000 Regiones “Enhancers” en el ADN se unen a proteínas reguladoras de la transcripción 15 de Enero 2008
Proteínas reguladoras unidas a “enhancers” actúan a distancia induciendo la curvatura del ADN, para permitir su acercamiento al complejo promotor con la RNA polimerasa. 15 de Enero 2008
Cómo se activa un gen en un tipo de célula y no en otro? Núcleo de células hepáticas Núcleo de células de cristalino 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 15 de Enero 2008
Regulación de los genes de globina en humanos 22 22 22 15 de Enero 2008