Presentación de técnicas de regulación de replicación, transcripción y traduccion, Diapositivas de Biología Celular y Molecular

¡Descarga Presentación de técnicas de regulación de replicación, transcripción y traduccion y más Diapositivas en PDF de Biología Celular y Molecular solo en Docsity!

R E G U L A C I Ó N D E

R E P L I C A C I Ó N ,

T R A N S C R I P C I Ó N

Y T R A D U C C I Ó N

DOGMA CENTRAL Y ACTUALIZACIÓN

2. REGULACIÓN DE LA TRANSCRIPCIÓN

3 niveles de regulación:

1. Pre-transcripcional. Regulan la accesibilidad al ADN.
2. Transcripcional. Se regulan la frecuencia y velocidad del inicio, la velocidad de la elongación y la eficacia de la terminación. - Operones → regulación transcripcional en procariotas.
3. Post-transcripcional. Procesamiento del ARN.

REGULACIÓN PRE-TRANSCRIPCIONAL

Se regula el acceso al ADN mediante:

1. Condensación de la cromatina. Depende del empaquetamiento.
2. Acetilación de las histonas. Se relaja la unión histona-ADN al agregar grupos acetilos a las histonas. Lo hace la enzima HAT. - Cromatina transcripcionalmente activa.
3. Metilación del ADN/Epigenética. Se agregan grupos metilo en regiones CPG (ricas en C y G), que están en regiones promotoras; se aumenta el empaquetamiento del ADN. - Cromatina transcripcionalmente inactiva.
4. Región promotora, elementos proximales y elementos distales.
   • Secuencias promotoras: caja TATA (secuencia de inicio de transcripción).
   • Elementos proximales: secuencias de unión específicas para elementos de transcripción.
   • Elementos distales: regulan a la distancia. Pueden potenciar o inhibir la transcripción.

OPERONES; REGULACIÓN

TRANSCRIPCIONAL EN PROCARIOTAS

¿Qué es un operón? Grupo de genes estructurales, que sintetizan enzimas de la misma vía metabólica. Estos genes están unidos entre sí en el genoma de una bacteria, y son regulados por un mismo promotor.

• El promotor es de carácter policistrónico; lleva la información de más de un gen. ¿Qué operones existen? Muchos, pero nos interesan:
• Operón LAC; para lactosa.
• Operón TRP; para triptófano.

OPERÓN LAC

Codifica enzimas para metabolizar beta-galactósidos. Se compone de varias partes:

• Inductor. Inhibe a la proteína represora, y permite la activación del operón; NO forma parte del ADN bacteriano. En este caso, es la lactosa.
• Lac I. Gen regulador; origina la proteína represora, que es inhibida por lactosa y estimulada por glucosa.
• Elementos de control. Regiones operadora (sitio de unión del represor) y promotora (sitio de unión de la ARN Polimerasa).
• Genes estructurales : codifican enzimas;
  • Z. Para beta-galactosidasa.
  • Y. Para permeasa; permite que entre lactosa a la célula.
  • A. Para transacetilasa; agrega grupos acetilos.
• Sitio de unión CAP. No está representado en el esquema. ¿Qué función cumplen esas enzimas? Degradan lactosa en glucosa y galactosa, para así obtener energía. Lo hace gracias al Gen Z (beta- galactosidasa), que funciona luego de los genes Y y A.

¿CÓMO REGULO A UN OPERÓN?

Existen 4 mecanismos:

• Control negativo con inducción. El inductor inhibe al inhibidor.
• Control positivo con inducción. Se induce al estimulador.
• Control negativo con represión. Se inhibe al estimulador.
• Control positivo con represión. Se inhibe al inhibidor.

REGULACIÓN DEL OPERÓN LAC

¿Cómo lo regulo? Uso mecanismos por inducción.

• Lac I. Se usa cuando hay glucosa en el medio; no necesitamos lactosa para obtener energía. Se sintetiza la Proteína Represora, que se une al operador y lo bloquea. Cuando NO hay glucosa en el medio, usamos la lactosa para obtener energía. Esto es posible gracias a que la lactosa se une a la Proteína Represora y bloquea su acción. Se usa el mecanismo de Control Negativo por Inducción; al estar presente el inductor, este inhibe al inhibidor.
• Represión por catabolito. Cuando hay mucha glucosa, no hay síntesis de AMPc; se inactiva a la Adenilato Ciclasa. Si no hay glucosa, se sintetiza AMPc. ¿Para qué me sirve el AMPc? Para unirlo a la proteína CAP (Proteína Activadora del Catabolito) o CRP (Proteína Receptora del AMPc), y formar un complejo que se une al sitio de unión de CAP. Esta unión facilita la unión de la ARN Polimerasa a la Región Promotora, estimulando la transcripción del Operón LAC. Se usa el mecanismo de Control Positivo por Inducción; se induce un estimulador de la transcripción. Los niveles bajos de glucosa también aumentan la expresión del operón.

REGULACIÓN DEL OPERÓN TRP

¿Cómo lo regulo? Usa mecanismos por represión.

• Si hay triptófano en el medio, la bacteria NO necesita al operón. El triptófano se une a la Proteína Represora y la activa; esta se unirá al operador, bloqueándolo.
• Si no hay triptófano en el medio, la bacteria necesita al operón. Al no haber triptófano para activar a la Proteína Represora, esta se mantiene inactiva, permitiendo la transcripción del operón. El triptófano funciona como un co-represor de su propio operón, por eso decimos que utiliza el mecanismo de Control Negativo por Represión ; es el producto del operón quien activa al inhibidor del mismo.

REGULACIÓN POST-TRANSCRIPCIONAL

Es propia de los eucariotas, que sintetizan un ARN inmaduro, a diferencia de los procariotas que sintetizan uno maduro. Controlamos:

1. El procesamiento del ARN.
   • La velocidad del procesamiento; splicing, poliadenilación y capping.
   • Maduraciones alternativas; splicing alternativo.
2. El transporte del ARN.
   • Selección de ARN a transportar.
   • Transporte activo por los poros nucleares.
3. La degradación del ARN. Se evalúa la estabilidad y la vida media del ARN maduro.
   • ARNm tiene menos vida en procariotas que en eucariotas, pero en ambos es el de menor vida media.
   • ARNt y ARNr son los de mayor vida media, tanto en eucariotas como en procariotas.

3. REGULACIÓN DE LA TRADUCCIÓN

Se da en el citoplasma. La traducción tiene 3 etapas; iniciación, elongación y terminación. La primera es la más regulada. ¿Qué tengo que saber de la traducción en eucariotas y procariotas?

• Eucariotas:
  • El ARN es Monocistrónico; una región promotora se asocia solamente a un gen estructural.
  • La cadena polipeptídica origina a una sola proteína.
• Procariotas:
  • El ARN es Policistrónico; una región promotora regula a varios genes estructurales. El mejor ejemplo son los operones.
  • El ARNm obtenido es largo; tiene varios sitios de unión para la traducción de cada gen estructural.
  • Esto último se traduce en que la cadena polipeptídica origina a más de una proteína.

EJEMPLOS DE REGULACIÓN DE LA INICIACIÓN TRANSFERRINA

• Si hay poco hierro en circulación, necesito mucha transferrina. En estos casos, la IRP se une a las regiones 3’ del ARNm que codifica al receptor de la transferrina, aumentando la estabilidad y la vida media del ARNm de la transferrina. Esto aumenta su traducción.
• Si hay mucho hierro en circulación, no necesito más transferrina; el hierro se une a la IRP y la inactiva, por lo que aumenta la tasa de degradación del ARNm de la transferrina.

EJEMPLOS DE REGULACIÓN DE LA INICIACIÓN HEMOGLOBINA

• Si hay poco Hemo, se activa la HCI (Hemo Controlled Inhibitor), que une al factor EIF2 a GDP. Este es un factor de inicio de la traducción, que al ser ligado a GDP se inactiva, por lo que no será capaz de inducir la traducción. Esto impide la síntesis de la subunidad de globina de la Hemoglobina.
• Si hay mucho hemo, necesito sintetizar globina. En estos casos, la HCI se encuentra inactiva, por lo que EIF2 podrá intercambiar GDP por GTP, activarse e iniciar la traducción para la síntesis de globina.