REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GENÉTICA BIO 08 CBC

Presentación sobre regulación de la expresión genética, Biología 08 CBC UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES

1. Prof. Nancy Fernández Biología CBC UBA Avellaneda-
Cátedra Márquez
REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN
GENÉTICA

2. Prof. Nancy Fernández Biología CBC UBA Avellaneda-
Cátedra Márquez
La regulación genética implica controlar cualquier
paso de la expresión genética
REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN
GENÉTICA

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La regulación genética permite:
En procariotas: adaptarse al medio, si cambian las condiciones del
entorno las bacterias pueden sintetizar o dejar de sintetizar
determinadas enzimas
En eucariotas: si bien todas las células de un individuo pluricelular
tienen el mismo genoma la regulación permite que ocurra la
diferenciación celular y además permite responder a estímulos

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5. Operón
Grupo de genes estructurales que actúan en una
misma vía metabólica y cuya expresión está
regulada en forma conjunta, es decir no se
transcriben en forma independiente sino que
funcionan como una unidad de transcripción
REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN
GENÉTICA EN PROCARIOTAS
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6. OPERÓN
•OPERADOR: Controla el acceso de la ARN pol. al
promotor
•PROMOTOR: Sitio de inicio de la transcripción
•GEN REGULADOR : Controla la transcripción de los
genes estructurales, por medio de la síntesis de una
proteína
•GENES ESTRUCTURALES : Codifican las enzimas
relacionadas con una vía metabólica
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7. GEN
REGULADOR
SEC
PROMOTORA
OPERADOR
GENES
ESTRUCTURALES
ESTRUCTURA
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8. De acuerdo al mecanismo de control los
operones son:
Inducibles: Operon Lac
Reprimibles: Operon Triptofano
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Es inducible por la presencia de lactosa (lactosa=inductor)
• Está sujeto a control negativo (represor) y positivo (CAP-
AMPc)
OPERON LAC

10. GEN
REGULADOR
SEC
PROMOTORA
AOPERADOR YZ
GENES
ESTRUCTURALES
BETA
GALACTOSIDASA
PERMEASA
TRANS-
ACETILASA
PROTEÍNA
REPRESORA
ELEMENTOS
DE CONTROL
ARNm POLICISTRÓNICO
TRADUCCIÓN
TRANSCRIPCIÓN
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11. OPERON LAC
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12. EN AUSENCIA DE LACTOSA
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13. GEN
REGULADOR
SEC
PROMOTORA
AOPERADOR YZ
GENES
ESTRUCTURALES
PROTEÍNA
REPRESORA
EN AUSENCIA DE LACTOSA
ARN POLIMERASA
NO HAY TRANSCRIPCIÓN
NO SE SINTETIZAN
PROTEÍNAS
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14. EN PRESENCIA DE LACTOSA
Prof. Nancy Fernández Biología CBC UBA Avellaneda-
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15. GEN
REGULADOR
SEC
PROMOTORA
AOPERADOR YZ
GENES
ESTRUCTURALES
PROTEÍNA
REPRESORA
INDUCTOR (LACTOSA)
EL INDUCTOR BLOQUEA A LA
PROTEÍNA REPRESORA
OPERADOR LIBRE
ARN POL
TRANSCRIPCION
TRADUCCIÓN
ENZIMAS
EN PRESENCIA DE
LACTOSAProf. Nancy Fernández Biología CBC UBA Avellaneda-
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17. QUÉ SUCEDE SI HAY LACTOSA
Y GLUCOSA?
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18. GEN
REGULADOR
SEC
PROMOTORA
AOPERADOR YZ
GENES
ESTRUCTURALES
SITIO DE UNIÓN DEL
C.A.P-AMPc
BAJA CANTIDAD DE
GLUCOSA EN LA CÉL.
ALTA CANTIDAD DE
GLUCOSA EN LA CÉL.
ALTA CANTIDAD DE
AMPc EN LA CÉL.
BAJA CANTIDAD DE
AMPc EN LA CÉL.
NO SE FORMA
EL COMPLEJO
C.A.P-AMPc
SE FORMA
EL COMPLEJO
C.A.P-AMPc
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19. EN PRESENCIA DE LACTOSA
Y GLUCOSA
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20. GEN
REGULADOR
SEC
PROMOTORA
AOPERADOR YZ
GENES
ESTRUCTURALES
PROTEÍNA
REPRESORA
INDUCTOR (LACTOSA)
EL INDUCTOR BLOQUEA A LA
PROTEÍNA REPRESORA
OPERADOR LIBRE
ARN POL
NO HAY
TRANSCRIPCION
EN PRESENCIA DE
GLUCOSA Y LACTOSA
SITIO DE UNIÓN
DEL COMPLEJO
LIBRE
LA ARN POL NO SE
UNE AL PROMOTOR
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21. EN PRESENCIA DE LACTOSA
Y AUSENCIA DE GLUCOSA
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22. GEN
REGULADOR
SEC
PROMOTORA
AOPERADOR YZ
GENES
ESTRUCTURALES
PROTEÍNA
REPRESORA
INDUCTOR (LACTOSA)
EL INDUCTOR BLOQUEA A LA
PROTEÍNA REPRESORA
OPERADOR LIBRE
ARN POL
TRANSCRIPCION
TRADUCCIÓN
ENZIMAS
AUSENCIA DE GLUCOSA
PRESENCIA DE LACTOSA
COMPLEJO
CAP-AMPc
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23. EL OPERÓN LAC ES INDUCIBLE
La presencia de una sustancia específica (lactosa) inducela transcripción
de los genes estructurales.
Para que SE EXPRESE el operón Lac deben darse dos condiciones en
el medio:
PRESENCIA DE LACTOSA:
REPRESOR BLOQUEADO OPERADOR LIBRE
AUSENCIA DE GLUCOSA :
COMPLEJO CAP-AMPc PROMOTOR OCUPADO
LA ARN POL SE UNE AL PROMOTOR Y TRANSCRIBE LOS
GENES ESTRUCTURALES
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Está sujeto a control negativo (represor) y positivo (CAP-
AMPc)

24. REGULACIÓN EN EUCARIOTAS
Presentan estrategias más complejas que las bacterias
Cada etapa en el flujo de información puede ser
regulado
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25. ADN
ARNm
IMNADURO
ARNm
MADURO
ARNm
MADURO
PROTEÍNA
CONTROL
TRANSCRIPCIONAL
CONTROL
DE
PROCESAMIENTO
CONTROL
TRADUCCIONAL
CONTROL DE
LA ACTIVIDAD
PROTEICA
NÚCLEO CITOPLASMA
CONTROL DE
TRANSPORTE
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Compactación de la cromatina
Metilación de la cromatina
Factores de transcripción
Splicing
alternativo
Proteosomas
chaperonas
1
2
3

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La regulación en eucariotas permite la diferenciación celular
• En un organismo pluricelular, todas las células tienen
el mismo GENOMA (conjunto de genes)
• Sin embargo cada tipo celular transcribe distintos genes por que se
sintetizan distintos ARN es decir cada tipo de célula presenta un
TRANSCRIPTOMA (conjunto de ARN transcriptos en una célula)
• Cada tipo celular tiene un conjunto distinto de proteínas, que le
permiten realizar un trabajo distinto (especialización) , es decir cada
célula posee un PROTEOMA
Como consecuencia de la actividad metabólica de esas proteínas cada
tipo de célula tendrá un METABOLOMA.

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1
Existen tres mecanismos a través de los cuales se puede controlar
la transcripción en eucariotas:
A-Compactación de la cromatina
B-Metilación de secuencias del ADN
C-Factores de transcripción
Es el principal de control de la expresión genética

28. En cada tipo celular solo se expresan determinadosgenes. El resto no
se expresa. Solo se expresan los que están en forma de
EUCROMATINA
•EUCROMATINA TRANSCRIPCIONALMENTE ACTIVA
•HETEROCROMATINA TRANSCRIPCIONALMENTE INACTIVA
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A-Estructura o compactación de la cromatina

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Eucromatina
Laxa
Posición central
Transcripcionalmente activa
Genes activos
Heterocromatina
Condensada
Posición periférica
Transcripcionalmente inactiva
Genes silentes
Heterocromatina constitutiva
Condensadas en todas las células
No se expresan nunca
Función estructural
Centrómeros y telómeros
Heterocromatina constitutiva
Pueden estar laxas en algunas células
(eucromatina)
Se pueden expresar si están como
eucromatina
Por ejgen de la hemoglobina está
inactivo en todas las células excepto en
las células que son precursoras de los
glóbulos rojos.

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EjHeterocromatina facultativa: Corpúsculo de Barr
INFO ADICIONAL, NO ENTRA EN EL PARCIAL

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La inactivación es:
Al azar
Permanente
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INFO ADICIONAL, NO ENTRA EN EL PARCIAL

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Mary Lyon propuso que en el desarrollo del embrión hembra, en un
determinado momento (alrededor del día decimosexto) sus células inactivan
(“apagan”) al azar uno de sus dos cromosomas X; de esa forma,
aproximadamente la mitad inactiva uno de los cromosomas y la otra mitad, el
otro. Una vez se ha inactivado uno de los dos cromosomas, cada célula
transmite a sus descendientes ese mismo “apagado”; o sea, las células
descendientes “apagan” el mismo cromosoma X que su progenitora original.
INFO ADICIONAL, NO ENTRA EN EL PARCIAL

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Gatas barcinas
INFO ADICIONAL, NO ENTRA EN EL PARCIAL

37. B-Grado de metilación del ADN
En algunos eucariotas la presencia de grupos metilo (CH3) en
el gen afecta su expresión.
La metilación ocurre en la Cque forman parte del dinucleótido
-CG-dentro de secuencias específicas.
Genes metilados no se expresan
Los patrones de metilación se establecen durante la
diferenciación celular en la embriogénesis
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38. C-Factores de transcripción
Los factores de transcripción son proteínas que se unen a secuencias
específicas del ADN
Dentro de las moléculas de ADN encontramos:
1-Una secuencia promotora o promotor que marcan el inicio de la
transcripción
2-Secuencias reguladoras: que regulan la expresión de un gen. Estas
secuencias pueden ser
Secuencias Intensificadoras
Secuencias silenciadoras
Los factores de transcripción se unen a estas secuencias. Existen 2 tipos de
factores:
Factores basales de transcripción: que se unen a la secpromotora
Factores específicos de la transcripción: se unen a las secreguladoras
activadores: se unen a las secintensificadoras
represores : se unen a secsilenciadorasProf. Nancy Fernández Biología CBC UBA
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FACTORESBASALES FACTORES ESPECÍFICOS
Se unen al promotor Se unen a secuencias
reguladoras
Estánen todas las célulasCada tipo celular poseeun
conjunto de estos factores
CadaARN polrequiere un
determinado factor basal
Elconjunto de factores
específicos es propio de
cada tejido
Permiten que la ARN polse
una al promotor
Activan o reprimen la
transcripción

40. GEN
PROMOTOR REGIÓN CODIFICANTE
TERMINACIÓN
REGIÓN REGULADORA
SECUENCIA
SILENCIADORA
SECUENCIA
INTENSIFICADORA
FACTORES
BASALES
FACTORES
ESPECÍFICOS
REPRESOR ACTIVADOR
PROTEÍNA ESPECÍFICAS
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41. Los factores de transcripción interactúan con regiones
específicas del ADN .
Son interacciones no covalentes, del tipo puente
hidrógeno, uniones iónicas e hidrofóbicas.
Estos factores encajan por pares en regiones simétricas
contiguas, formando estructuras diméricas, lo que le
permite interactuar con el promotor y el regulador
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43. Prof. Nancy Fernández Biología CBC UBA Avellaneda-
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¿Cómo logran los activadores y silenciadores regular la transcripción si se
encuentran a mucha distancia del promotor del gen ?
La unión de los factores al sitio promotor provoca un cambio conformacional que
pliega al ADN entre las secuencias reguladoras y promotora, formando un asa.
Este plegamiento permite contactar a los factores específicos ,unidos a las
regiones reguladoras con una o más proteínas "blanco" asociadas al complejo
de transcripción basal.

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Las diferencias entre los distintos tipos celulares que comparten el
mismo genoma se deben a que cada célula transcribe y expresa distintas
proteínas. Esto es consecuencia de que cada tipo celular contiene
conjuntos de proteínas reguladoras de la expresión de diferentes genes.

45. Control a nivel del procesamiento
del ARNm
Empalme alternativo o Splicing alternativo
En algunos casos un mismo gen produce una proteína en un tejido y
un tipo distinto de producto proteico en otro tejido, debido a que
durante el splicing, los exones se unen de distinta manera generando
ARNm maduros distintos
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2

46. TRANSCRIPCIÓN
MOLDE DE ADN
ARN INMADURO
PROTEÍNA 1
En el tej A
PROTEÍNA 2
en el tej D
PROTEÍNA 3
En el tej C
PROTEÍNA 4 en el tej B
1
1
2
2
3
3
4
4
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47. La vida media de una proteína depende de:
•Su correcto plegamiento
•La secuencia aminoacídica de su extremo aminoterminal.
Si se altera uno de estos factores la proteína puede seguir dos caminos:
•Ubiquitinización (adición de ubiquitina) asi es captada por el proteasoma.
(Degradación)
•Asociación a chaperonas . (recuperación de su forma)
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Mecanismos de control después de la traducción (post-
traduccionales)
3Control de la actividad proteica

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Proteína normal
Proteína desnaturalizada (mal plegada o dañada)
Ubiquitina
Proteosoma
oligopéptidos
Degradación
Chaperona
Reacondicionamiento

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Controltranscripcional A-Factoresdetranscripción
B-condensacióndelacromatina
C-Gradodemetilación
ControlprocesamientodelARNm Empalmealternativo
ControltransportedelARNm MecanismosquedeterminansielARNmmadurosaleonoa
citosol
Controltraduccional MecanismosquedeterminansielARNmpresenteenelcitosol
esonotraducido
ControldeladegradacióndelARNm MecanismosquedeterminanlasupervivenciadelARNmenel
citosol
Controldelaactividadproteica
Mecanismosquedeterminanlaactivaciónodesactivación
deunaproteína,comoasítambiéneltiempodesupervivencia
delamisma.(ubiquitina–degradacióndelaproteína.
Chaperona—reacondicionamientodelaproteína)
MECANISMOS DE REGULACIÓN GÉNICA EN EUCARIOTAS