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Factores de transcripción Los factores de transcripción son proteínas que influencían la habilidad de la RNA polimerasa para transcribir un gen en particular Existen dos clases principales: Factores de transcripción Generales Requeridos para que la RNA pol se una al núcleo del promotor Son necesarios para la transcripción basal Factores de transcripción regulatorios Regulan la velocidad de regulación de genes cercanos Influencían la habilidad de la RNA pol para iniciar la transcripción

Estos factores de regulación reconocen elementos regulatorios cis localizados cerca del núcleo del promotor. Estas secuencias son conocidas como elementos de control ó elementos regulatorios. Una proteína regulatoria que incrementa la velocidad de transcripción se denomina activador La secuencia a la que se une se enhancer ó aumentador Una proteína regulatoria que decrece la velocidad de transcripción se denomina represor La secuencia a la que se une se denomina silencer ó silenciador

Características estructurales de los Factores de Transcripción Los factores de transcripción contienen regiones, denominadas dominios, que tienen funciones específicas. Un dominio puede ser para unión al DNA Otro dominio puede actuar como sitio de unión de moléculas efectoras. Un motivo es un dominio ó una porción de este, que tiene una estructura muy similar en muchas proteínas diferentes.

La hélice de reconocimiento, reconoce y hace contacto con una secuencia de bases en el zurco mayor del DNA. Los puentes de hidrógeno entre una a.hélice y un nucleótido es una forma en la que el factor de transcripción hace contacto con el DNA

Dos a-helices entreconectadas por motivos de leucina Compuesta de una a-helix y dos b-sheets unidas por un ion metálico de zinc (Zn++) Los residuos de leucina interactúan promoviendo la dimerización de la proteína. Dos a-helices entreconectadas por motivos de leucina Homodimeros se forman por dos factores de transcripcion idénticos Heterodimeros se forman por dos diferentes factores de transcripción Motivos Helix-loop-pueden determinar dimerización de proteínas

Hormonas esteroides y Factores de Transcripción regulatorios Las células responden a hormonas esteroides de diferentes formas: Glucocorticoides Infuencían el metabolismo de nutrientes en diferentes células Promueven la utilización de glucosa, la movilización de grasas y la degradación de proteínas.

Acción de las hormonas glucocorticoides Heat shock protein Heat shock proteins leave when hormone binds to receptor Nuclear localization Sequence is exposed Formation of a homodimer Glucocorticoid Response Elements These function as enhancers Transcription of target gene is activated

Una proteína puede regular la expresión varios genes

La proteína CREB La proteína CREB es otro factor de transcripción regulatorio de eucariontes CREB es acrónimo de cAMP response element-binding CREB se activa en respuesta a señales que causan un incremento en el cAMP Adenosina monofosfato cíclico CREB reconoce elementos de respuesta con la secuencia 5’–TGACGTCA–3’ A esto se le ha llamado cAMP response element (CRE)

Un ejemplo de modulación covalente Could be a hormone, neurotransmitter, growth factor, etc. Acts as a second messenger Activates protein kinase A Phosphorylated CREB binds to DNA and stimulates transcription Unphosphorylated CREB can bind to DNA, but cannot activate RNA pol The activity of the CREB protein

Formas comúnes de regular la expresión genética Cambios en la estructura de la cromatina Los cambios en la estructura de la cromatina involucran lo siguiente: 1. Amplificación genética 2. Rearreglos genéticos 3. Metilación del DNA 4. Compactación de la cromatina Formas comúnes de regular la expresión genética

Estructura de la cromatina El empaquetamiento tridimensional de la cromatina es un parámetro importante que afecta la expresión de los genes. La cromatina es una estructura dinámica que puede alternarse entre dos conformaciones Conformación cerrada Cromatina muy empacada La transcripción es difícil o imposible Conformación abierta La cromatina está extendida La transcripción puede llevarse a cabo

Además del empaquetamiento, otro elemento a considerar es la posición de los nucleosomas. En la cromatina, los nucleosomas están posicionados en intervalos regulares a lo largo del DNA. Sin embargo, cambian de posición en células que normalmente expresan un gen particular.

Disruption in nucleosome positioning from -500 to + 200 Positioned at regular intervals from -3,000 to + 1,500 Disruption in nucleosome positioning from -500 to + 200

Cut with DNase I Do not cut with DNase I This indicates that the chromosomal DNA was in an open conformation This indicates that the chromosomal DNA was in a closed conformation It was accessible to DNase I and was consequently digested It was inaccessible to DNase I and was thus protected from digestion 15-29

% Hybridization of DNA probe The Data Source of nuclei % Hybridization of DNA probe Reticulocytes 25% Brain cells >94% Fibrobalsts

Globin Gene Expression The family of globin genes is expressed in the reticulocytes However, individual members are expressed at different stages of development For example: b-globin  Adult g-globin  Fetus

Segments of DNA that are deleted in these populations Thalassemia is a defect in the expression of one or more globin genes An intriguing observation of some thalassemic patients is that they cannot synthesize b-globin even though the gene is perfectly normal

Genes are now accessible to RNA pol and transcription factors A DNA region upstream of the b-globin gene was identified as necessary for globin gene expression This region is termed locus control region (LCR) It helps in the regulation of chromatin opening and closing It is missing in certain persons with thalassemias Genes are now accessible to RNA pol and transcription factors

Remodelación de la cromatina Existen dos forman en las que se puede alterar la estructura de la cromatina: 1. Modificación covalente de histonas 2. Remodelamiento dependiente de ATP

Removes acetyl groups, thereby restoring a tighter interaction 1. Modificación covalente de histonas El amino terminal de las histonas se modifica de varias maneras. Acetilación, fosforilación, metilación. Adds acetyl groups, thereby loosening the interaction between histones and DNA Removes acetyl groups, thereby restoring a tighter interaction

2. Remodelación de la cromatina dependiente de ATP 2. Remodelación de la cromatina dependiente de ATP . La energía de la hidrólisis es utilizada para alterar la estructura de los nucleosomas. Proteins are members of the SWI/SNF family Acronyms refer to the effects on yeast when these enzyme are defective Mutants in SWI are defective in mating type switching Mutants in SNF are sucrose non-fermenters These effects may significantly alter gene expression

Metilación del DNA La metilación del DNA es un cambio en la estructura de la cromatina que inhibe la expresión de los genes. Es común en todos los eucariontes Aunque levaduras y Drosophila tienen poca metilación, en mamíferos, ~ 2 to 7% del DNA está metilado.

Only one strand is methylated Both strands are methylated (or DNA methylase) CH3 Only one strand is methylated Both strands are methylated

Silenciamiento transcripcional vía metilación Transcriptional activator binds to unmethylated DNA This would inhibit the initiation of transcription La metilación inhibe transcripción

Papel de los microRNA´s

Asimilación de hierro y control traduccional La regulación de la asimilación del hierro es un ejemplo de cómo la traducción de RNAm específicos es regulada. El hierro es un elemento esencial para la sobrevivencia de los organismos. Es requerido para la función de muchas enzimas.

Protein that carries iron through the bloodstream A hollow spherical protein Prevents toxic buildup of too much iron in the cell

Regulación traduccional por nutrientes