GENETICA

INTRODUCCIÓN

Las características que conforman a los tejidos humanos dependen de la expresión de ciertas proteínas.

La expresión incorrecta, en lugares equivocados, a destiempo o la producción en cantidades anormales de proteínas sanas o anormales subyace en patologías de base genética, y para entender este mecanismo es necesario conocer los mecanismos de regulación proteica.

Nivel 1.- regulación de la transcripción (de la frecuencia de inicio)

Nivel 2.- regulación del splicing (rapidez del corte y empalme)

Nivel 3.- regulación del transporte de ARNm (reconocimiento por los poros de la m. nuclear)

Nivel 4.- regulación de la degradación enzimática (ribonucleasas)

Nivel 5.- regulación postraduccional (acel. y desacel. de la síntesis proteica)

CONFORMACIÓN Y ESTRUCTURA DEL ADN

Compactación diferencial de la cromatina

• Para una adecuada y correcta unión de las enzimas y factores transcripcionales de genes específicos es necesario que la cromatina se encuentre en estado de eucromatina, es decir, descondensada.

• Las acetilaciones y desacetilaciones de histonas son modificaciones frecuentes de descompactación cromatínica, que producen residuos de lisina.

MODIFICACIONES COVALENTES DE ADN

Metilaciones de residuos de desoxicitidina

• La metilación de los restos de citosina en el ADN en los sitios promotores dificultan la transcripción.

• Interfiere en la capacidad de los factores de transcripción para reconocer los sitios de unión al ADN o alterando las conformaciones del ADN, dificultando la polimerización de la ARN polimerasa.

• En la impresión genómica ocurre este proceso, provocando que el conjunto de cromosomas heredado por el padre no sea equivalente al de la madre.

Modificación del número y de la estructura de los genes

La eliminación total o parcial de genes impide la formación de ARNm y de la proteína correspondiente.

• Otro caso es la recombinación somática, en el cual los genes codificantes de las cadenas pesadas y livianas sufren un rearreglo independiente de la presencia del antígeno, produciéndose un corte y empalme al azar de diversos fragmentos génicos de manera irreversible, que dan origen a diversidad de elementos.

• La presencia de genes en tándem implica la presencia de múltiples copias de un gen, que aumentan la capacidad de producción de la proteína que necesitan.

• La amplificación génica también es un modo de regulación, repitiendo sucesivamente la replicación de una secuencia específica de ADN.

Definición de los componentes

*REGULACIÓN EN CIS*

1) Promotores: Secuencias de ADN de 200 pb que definen el sitio de iniciación de la transcripción del ARN. Promotor mínimo: región comprendida entre la caja TATA (-25-30 pb) y el inicio de la transcripción basal. Elementos proximales: Secuencias localizadas entre la caja TATA y -200 pb (o más lejos) y que determinan una transcripción eficiente y regulada del gen.

2) Enhancers (intensificadores): regulan la frecuencia con la que se realiza el proceso transcripcional; pueden localizarse a 5’ o 3’ del gen o incluso dentro del mismo, así mismo al moverlos a otra posición del genoma afectan a la expresión de los genes adyacentes.

3) Silenciadores: son amortiguadores de la transcripción, actuando como señalizadores de represores que inhiban la misma

*REGULACIÓN EN TRANS*

Son proteínas reguladoras que se unen a secuencias de reconocimiento mínimo para iniciar la transcripción.

1) Factores de transcripción basal o general (GTFs): se unen al promotor mínimo para iniciar la transcripción. Son:

TBP: proteína de unión a TATA, con la cual tiene gran especificidad.

TFIID: primer factor que se fija al promotor ya que tiene TAFs (TBP-associated factors).

TFIIA, TFIIB, TFIIF: se requiere de ellos para que la ARN pol II se una al complejo formado.

TFIIE, TFIIH: tienen actividad de Helicasa; separa las dos hebras del DNA durante la iniciación y la elongación

2) Factores de transcripción histoespecíficas: se unen a regiones específicas promotoras/reguladoras de los genes y regulan el grado de transcripción desde el complejo de transcripción basal.

3) Activadores: estas proteínas se unen a los genes en los sitios conocidos como potenciadores y acelerar la velocidad de transcripción

4) Coactivadores: estos adaptadores integran señales de activadores y quizá de represores

5) ARN Polimerasa II: es la que transcribe los genes que codifican para las proteínas (RNAm) también transcribe un grupo de genes que especifican los RNA nucleares pequeños que participan en el procesamiento del RNA.

FACTORES DE TRANSCRIPCIÓN GENERALES DE LA CLASE II

(Reconocen el promotor basal)

PROTEÍNAS DE UNION AL ADN CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES

MOTIVO HÉLICE-GIRO-HÉLICE

Constituye una zona proteica o dominio compuesto por dos regiones de alfa hélice separadas por una longitud variables que forma un rulo o bucle entre ellas. Los dominios alfa helicoidales son similares estructuralmente y necesarios para la interacción con secuencias de la proteína que permiten una conformación simétrica respecto de un eje. Los dominios HLH son necesarios para la homo y heterodimerización.

DEDOS DE ZINC

Este motivo consiste en espaciamientos específicos conformados por residuos de cisteínas e histidinas que permiten la unión de cationes de Zn a la proteína, produciéndose un enlace coordinativo del metal en el centro de ellos. Estos dominios pueden encajar en los surcos mayores del DNA.

CIERRE DE LEUCINA

Es un motivo que se origina por la distribución repetitiva de residuos de leucina espaciados por 7 aminoácidos en una distribución alfa helicoidal de la proteína. Los dominios de cierre de leucina están presentes en proteínas tales como: c-myc, c-fos, c-jun y C/EBP. La tasa de expresión de un gen es la resultante de la interacción de varios de estos factores de transcripción específicos que inducen o impiden la formación del aparato basal de transcripción (compuesto por los factores de transcripción gen erales).

Otros modos de control transcripcional de la expresión genética.

Sitios alternos de inicio de la transcripción: un gen puede codificar varias proteínas a través del alternos inicios de transcripción

Así mismo, puede haber alteraciones una vez iniciada la transcripción, debido a que la velocidad del movimiento de la RNA polimerasa puede reducirse e incluso detenerse por periodos breves, provocado

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