CONTROL A LA EXPRESIÓN GÉNICA
CONCEPTO
La expresión génica es el proceso por medio del
cual todos los microorganismos procariotas y células eucariotas transforman la información codificada por los ácidos
nucleicos en las proteínas necesarias
para su desarrollo, funcionamiento y reproducción con otros organismos. La
expresión génica es clave para la creación de un fenotipo.
EXPLICACIÓN
Las células que forman parte de un organismo multicelular
contienen un juego completo de genes, a pesar de obvias diferencias en cuanto a
su tamaño y forma. La información genética presente en las células eucariotas
especializadas puede compararse a un archivo de planos para construir un
edificio gigante de propósitos múltiples. En momentos distintos se necesitarán
todos los planos, pero se consultará sólo a un grupo pequeño de ellos durante
la construcción de algún piso o estancia precisos. Lo mismo ocurre en un huevo
fecundado, el cual contiene un conjunto completo de instrucciones genéticas que
de manera fidedigna se reproduce y distribuye a cada célula de un organismo en
desarrollo, si bien en una célula particular se expresa sólo un subconjunto de
genes. Los microorganismos unicelulares como las bacterias y los protistas
también poseen un conjunto completo de genes, pero en un momento determinado se
expresa sólo un subgrupo, dependiendo de los estímulos ambientales o la
alimentación. De ese modo, las células de todos los organismos y
microorganismos portan información genética mucho más abundante que la que
utilizarán en un momento dado. Las células poseen mecanismos que les permiten
la regulación precisa de su información genética y expresan los genes sólo
cuando es necesario. En este capítulo los autores explorarán algunas de las
variantes de las formas en que las células procariotas y las eucariotas
controlan la expresión génica y con ello aseguran la síntesis de algunos ácidos
ribonucleicos (RNA, ribonucleic acids) y ciertas proteínas, mientras se
restringe la producción de otras moléculas de la misma naturaleza. Gran parte
de los conocimientos sobre el control de la expresión génica se basa en
estudios que exploraron un solo gen en diferentes circunstancias. Sin embargo,
con el advenimiento de nuevas técnicas y la secuenciación de genomas completos,
se comenzó a conocer la forma en que se regula todo el repertorio de genes
expresados
El ADN es
el material genético de todos los organismos de la Tierra. Cuando se transmite
de padres a hijos, el ADN puede determinar algunas de las características de
los hijos (como el color de sus ojos o de su cabello). Pero, ¿cómo puede la
secuencia de una molécula de ADN realmente tener efecto sobre las
características de un ser humano o de cualquier otro organismo? Por ejemplo, ¿cómo puede la secuencia de nucléotidos (As, Ts, Cs y Gs) del ADN de las
plantas de chícharos de Mendel determinar el color de sus flores?
FUNCIONES
° En la transcripción, la secuencia de ADN de un gen se
copia para obtener una molécula de ARN. Este proceso es llamado transcripción porque
implica reescribir, o trancribir, la secuencia de ADN en un
"alfabeto" de ARN similar. En eucariontes,
la molécula de ARN debe someterse a un procesamiento para convertirse en
un ARN mensajero (ARNm) maduro.
° En la traducción, la secuencia de ARNm se decodifica
para especificar la secuencia de aminoácidos de un polipéptido. El nombre traducción refleja
que la secuencia de nucleótidos del ARNm se debe traducir al
"idioma", completamente diferente, de los aminoácidos.
la regulación
de los genes varía según las funciones de estos:
Transcripción
Transcripción
genética
El
procesamiento del ARN
La
transcripción de genes que codifican proteínas crea un transcrito primario de
ARN en el lugar donde se encuentra el gen. Este discurso puede ser alterado
antes de ser traducido, esto es particularmente común en las células
eucariotas. El procesamiento del ARN más común es el empalme para eliminar
los intrones.
Los intrones son segmentos de ARN que no se encuentran en el ARN maduro, a
pesar de que pueden funcionar como precursores, por ejemplo, para snoARNs, que
son ARN que realizan la modificación directa de los nucleótidos en otro ARNs.
Los intrones son comunes en los genes eucariotas, pero rara en los procariotas.
El
procesamiento del ARN, también conocido como modificación post-transcripcional,
puede comenzar durante la transcripción, como es el caso para el empalme, en
donde el espliceosoma elimina los intrones del ARN recién
formado. El procesamiento del ARN extenso puede ser una ventaja evolutiva
posible por el núcleo de los eucariotas. En los procariotas la transcripción y
la traducción (ver abajo) suceden al mismo tiempo, mientras que en los
eucariotas la envoltura nuclear separa los dos procesos
que dan tiempo para que el procesamiento del ARN se produzca.
Maduración
del ARN no codificante
En la mayoría
de los organismos los genes no codificantes (ncARN) se transcriben como
precursores para someterse a una transformación posterior. En el caso de ARN
ribosómico (rARN), a menudo se transcribe como un pre-rARN que contiene uno o
más rARN, la pre-rARN se rompe, con modificaciones (2'-O-metilación y la formación de pseudouridina)
a sitios específicos de nucleolo,
aproximadamente 150 diferentes especies restringidas pequeñas de ARN, llamadas
ARN pequeño nucleolar (snoARNs), que, como ARNsn's, snoARNs están asociados con
proteínas, formando snoPRNs. En los eucariotas, en particular, un snoPRN,
llamado RNasa MRP rompe el pre-45S rRNA en el 28S, 5,8 S, y 18S rARN. El rARN y
los factores de procesamiento del ARN son agregados de forma grande llamado
el nucleolo.
En el caso de
ARN de transferencia (tARN), por ejemplo, la secuencia 5 'se elimina por la
RNasa P, mientras que el extremo 3' se elimina por la enzima Z tRNase. En el
caso de micro ARN (miARN), los miARNs se transcriben primero como
transcripciones de primaria o pri-miARN con una gorra y cola poli-A y
procesados cortamente como, 70-madre de nucleótidos, estructuras de bucle
conocidas como pre-miARN en el núcleo celular por las enzimas Drosha y Pasha,
luego de ser exportados, es luego procesada para madurar los miRNAs en el
citoplasma por la interacción con la endonucleasa Dicer,
que también se inicia la formación del RNA-inducido silenciando el complejo
(RISC), integrada por la proteína Argonauta.
La
exportación de ARN
En los
eucariotas más maduros el ARN debe ser exportados del núcleo al citoplasma. Si
bien algunas funciones de ARN en el núcleo, muchas moléculas de ARN son
transportados a través de los poros nucleares y en el citosol. En
particular, esto incluye todos los tipos de ARN que participan en la síntesis
de proteínas. En algunos casos el ARN es además transportado a una parte
específica del citoplasma, como la sinapsis, que son luego arrastrados por las
proteínas motoras a través de proteínas que se unen a secuencias específicas de
vinculador ( llamados "códigos postales") en el ARN.
Traducción
La síntesis
de proteínas consta de dos etapas: la traducción del ARN mensajero,
mediante el cual los aminoácidos arriban al ribosoma sobre ARN
de transferencia de aminoácidos, donde se unen formando un poli
péptido según la secuencia de nucleótidos del ARN mensajero. La segunda
etapa consta de modificaciones postraducción que sufren los polipéptidos hasta
alcanzar su estado funcional o conformación nativa.
No hay comentarios:
Publicar un comentario