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ESTRUCTURA Y REGULACIÓN GÉNICA

ESTRUCTURA Y REGULACIÓN GÉNICA. Muchos factores, un objetivo. La regulación genética es necesaria en los organismos para:. El desarrollo La diferenciación La adaptación. DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGIA. DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGIA. Regulación génica.

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ESTRUCTURA Y REGULACIÓN GÉNICA

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Presentation Transcript

  1. ESTRUCTURA Y REGULACIÓN GÉNICA Muchos factores, un objetivo

  2. La regulación genética es necesaria en los organismos para: • El desarrollo • La diferenciación • La adaptación

  3. DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGIA

  4. DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGIA

  5. Regulación génica • 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 operóntriptofano • Regulación de la expresión génica en eucariontes • Regulación a nivel del inicio de la transcripción

  6. 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

  7. 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

  8. Regulación de la expresión de genes ocurre principalmente en la etapa de la transcripción

  9. 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

  10. ACTIVACIÓN DE LA TRANSCRIPCIÓN Transcripción Basal RNA pol A GEN DNA Promotor RNA ACTIVADOR Transcripción activada RNA pol B GEN DNA Promotor RNA

  11. REPRESIÓN DE LA TRANSCRIPCIÓN Transcripción RNA pol DNA Promotor RNA represor NO Transcripción RNA pol DNA Promotor operador

  12. mRNA 5’ región -35 región -10 TTGACA TATAAT AACTGT ATATTA -36 -31 -12 -7 +1 +20 Estructura de un promotor en procariontes Sitio de inicio de la transcripción RNA polimerasa

  13. MODELO OPERÓN Jacob, Monod y colaboradores analizaron el sistema de la lactosa enE. coli, de manera que los resultados de sus estudios permitieron establecer el modelo genético del Operón que permite comprender como tiene lugar la regulación de la expresión génica en bacterias. Jacob y Monod recibieron en 1965 el Premio Nobel por estas investigaciones Francois Jacob Jacques Monod

  14. Operón • El ADN procariota se organiza en paquetes coherentes denominados OPERONES, en los cuales se encuentran los genes para funciones interrelacionadas. • Un Operón es grupo de genes estructurales cuya expresión está regulada por elementos de control o genes (promotor y operador) y genes reguladores

  15. Operón

  16. El promotores la parte del ADN en donde se pega la ARN polimerasa antes de abrir el segmento de ADN a ser transcripto Un segmento del ADN que codifica para un polipéptido específico se conoce como un gen estructural.

  17. Un Operón consiste en:  un operador: controla el acceso de la ARN polimerasa al promotor un promotor: donde la ARN polimerasa reconoce el sitio de inicio de la transcripción un gen regulador: controla el tiempo y velocidad de transcripción de otros genes un gen estructural: codifican las enzimas relacionadas o las proteínas estructurales

  18. El genregulador codifica para una proteína que se pega al operador, obstruyendo al promotor (y por lo tanto a la transcripción), del gen estructural. Cuando se remueve la proteína represora, puede producirse la transcripción. El operador y el  promotor son sitios de unión sobre el ADN y no se trasncriben.

  19. Los operones son • inducibles o • reprimibles, • de acuerdo al mecanismo de control

  20. Operón lac

  21. ¿Qué pasa en ausencia de lactosa...?

  22. ¿Y en presencia de lactosa...?

  23. Operón lac. La transcripción es inducida por la eliminación del represor, generada a su vez por el inductor lactosa

  24. ¿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)

  25. Transcripción activada por la unión del complejo CRP-AMPc al promotor

  26. S1 S2 S3 S4 S5 TRIPTOFANO A B C D E Operón triptofano Enzimas de la biosíntesis del aminoácido triptofano

  27. Bacterias en medio sin triptofano Regulación de la transcripción del operón triptofano Bacterias en medio con triptofano No transcripción

  28. Operón triptófano. La transcripción es reprimida por la unión del represor

  29. 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 G. Rojos

  30. Posibles puntos de regulación de la expresión de genes en eucariontes

  31. Niveles de regulación de la expresión génica ARNm inactivo NÚCLEO CITOPLASMA 5. Control de la degradación de los ARNm Transcritos primarios de ADN ADN ARNm ARNm 4. Control traduccional 1. Control transcripcional 2. Control del procesamiento del ARN 3. Control del transporte del ARN Proteína 6. Control de la actividad proteica Proteína inactiva

  32. Regulación de la transcripción del gen de albúmina Factores de transcripción basal ARN polimerasa C/EBP HNF-1 ? APF APF Gen de albumina Promotor Enhancer Enhancer -30pb -12.000pb +1 +30.000 Regiones “Enhancers” en el ADN se unen a proteínas reguladoras de la transcripción

  33. Proteínas reguladoras unidas a “enhancers” actúan a distancia induciendo la curvatura del ADN, para permitir su acercamiento al complejo promotor con la RNA polimerasa.

  34. 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 Cómo se activa un gen en un tipo de célula y no en otro?

  35. Regulación de los genes de globina en humanos 22 22 22

  36. Relaciones entre el control positivo y negativo del operón lac

  37. Ubicación de las secuencias promotoras en procariontes y eucariontes

  38. Control transcripcional: conceptos básicos • Promotor: Secuencia de nucleótidos del ADN en la que se une la ARN polimerasa para iniciar la transcripción • Caja TATA: Secuencia unos 30 pares de bases arriba del sitio de inicio de la transcripción • Elemento promotor ascendente (UPE): Secuencia de 8-12 pares de bases, a corta distancia arriba del sitio de unión para ARN polimerasa • Elemento intensificador o facilitador: Secuencia a miles de bases del promotor que es capaz de aumentar la rapidez de la transcripción

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