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BIOLOGÍA

MOLECULAR

Luvi J

Primer Parcial Biología Molecular

1. Estructura del ADN y clasificación de las secuencias del genoma humano.

2. Mecanismos de replicación, transcripción y traducción en eucariotas.

3. Ciclo celular y apoptosis.

4. Oncogénesis.

5. Métodos de detección de ADN, ARN y proteínas – Hibridación.

6. Métodos de detección de ADN, ARN y proteínas – Amplificación.

7. Caracterización de ácidos nucleicos.

Metele que este es tranqui, y hace choice que repite bastante. Si ves que algo está mal, ¡avisame!

Éxitos J

à Fichas: https://app.vaia.com/studyset/27342973?ref=LtFmNMVBaxl6MNCtB0xisTv1eZMe4g0N

• De función regulatoria. Promotores, enhancers o potenciadores de la señal de poliadenilación.

Clasificado en ARN pequeños y largos (diferencia en tamaños, más o menos de 200 nucleótidos).

o Pequeños: ARN de interferencia (miRNA y siRNA; inhiben la propia expresión génica de la

célula). Menos de 200 nucleótidos.

o Largos: más de 200 nucleótidos.

• De función desconocida. ADN intergénico.

Clasificación según el grado de repetición de las secuencias

Tipo Denominación Características

De alta repetición ADN satélites (en centrómeros de

cromosomas)

171 pares de bases repetidas hasta

un millón de veces (ADN alfoide)

De moderada repetición Retrotransposones

Transposones

Familias génicas

ADN telomérico

ADN mini satélite

ADN microsatélite

LINEs, SINEs, Pseudogenes

Codificante de ARNr 18s, ARNr 28s,

ARNt

De secuencia única Genes de proteínas No se repite yay

Las repeticiones pueden estar en tándem o de manera inter dispersa:

• Tándem: uno seguido del otro.
• Inter dispersa: una en un lugar, otra en la otra punta.

Repeticiones en tándem:

Clase Nro. de bases repetidas Nro. de copias Ubicación

ADN satélite 5 - 171 Un millón Centrómero

ADN telomérico 6 (TTAGGG) Diez mil Telómero

ADN mini satélite 6 - 24 100 - 1000 Telómeros, en todos los

cromosomas

ADN microsatélite 1 - 4 Cien mil En todos los cromosomas

Es importante saber la diferencia de mini-micro para poder identificar a un ser humano a partir del estudio de estas

secuencias. Se usa más el microsatélite.

El ADN satélite más conocido es el alfoide; tiene 171 pares de bases, que se repiten un millón de veces. Se

encuentra en los centrómeros de los cromosomas humanos.

Repeticiones inter dispersas – Transposones y Retrotransposones:

ADN móvil (se mueve, duh, a lo largo del genoma): secuencias de ADN que cambian de lugar.

• Moderadamente repetidas.
• Dispersas a lo largo del genoma de procariotas y eucariotas.
• Tamaño variable.
• Transposición.
• Inútiles para organismo huésped.
• Aproximadamente 40% genoma humano.
• Amplificación permanente.
• Su transposición (movilización) puede contribuir al desarrollo de enfermedades.
• Todos los genomas eucariotas tienen elementos móviles.
• Mutagénico por su capacidad de insertarse y generar recombinaciones homólogas desiguales.
• Fuente de variabilidad genética.

è Transposones (“genes saltarines”):

• 300 pares de bases.
• Extremos con secuencias denominadas ITR (Inverted Terminal Repeats).
• Codifican la transposasa (enzima que permite movilidad).
• Existen 20 secuencias de inserción (IS).
• Clasificación:

o Simples (IS; elementos o secuencias de inserción). Secuencias repetitivas en los extremos

del transposón, para poder insertarse en el genoma. Son literal la secuencia gracias a la que

el transposón se inserta.

o Compuestos. Tienen secuencias de inserción (IS) específicas en los extremos para poder

cambiar de lugar (transposones simples) con información en la zona central para antibióticos

(resistencia).

• Movimiento por dos mecanismos:
  1. Cortar y pegar. Literalmente se mueve de un lugar a otro.
  2. Copiar y pegar. El genoma termina con una doble copia de ese transposón (duplicación de la

secuencia transponible).

è Retrotransposones.

• Se mueven por un intermediario de ARN. Genera una copia de ARN, que se inserta en la cadena de

ADN, y se transforma en este por una Transcriptasa Reversa (codificada por el retrotransposón; no la

tenemos constantemente en nuestras células. Los retrovirus traen consigo la información de esta

enzima).

• Asemejan el mecanismo de replicación de los retrovirus (por ejemplo, HIV).

o Hipótesis: nuestras secuencias de retrotransposones provienen de retrovirus antiguos que

quedaron en el genoma humano.

o La mayor diferencia entre los retrovirus y los retrotransposones son las LTR; Long Terminal

Repeats. Estas se encuentran únicamente en los retrovirus, las poseen en sus extremos.

Sirven para la codificación de la transcriptasa reversa y de una integrasa.

• Clasificación: son 3;

o LINE (long interdispersed elements): miden aproximadamente 6400 pb.

§ En zonas no activas (ADN intergénico), ricas en A-T. Pasan de ADN a ARN, y luego a

ADN de nuevo.

§ 2 marcos de lecturas abiertos (ORF; open reading frame):

• ORF1: Proteína de unión al ARN (lo “marca” para la ARN Polimerasa II).
• ORF2: Transcriptasa y Endonucleasa.

§ Transcritos por ARN Polimerasa II.

§ Por mutaciones y truncamientos, solo el 0,01% de los LINEs son funcionales.

§ En humanos hay 3 tipos de LINEs; L1, L2, L3.

o SINE (short interdispersed elements) o dímero Alu: miden aproximadamente 300 pb.

§ También conocidos como Secuencias Alu (por la enzima de restricción Alu, son

reconocidos por ella; tienen un sitio de corte para la misma à corta ADN).

§ Son los más numerosos; ocupan un 5% del genoma humano.

§ En secuencias ricas en C y G (regiones codificantes del ADN).

§ No codifican proteínas (no tienen ORFs), pero tienen sitio de unión a la ARN

Polimerasa III.

§ Asociados a enfermedades cuando se insertan en regiones codificantes (exones que

luego formarán proteínas alteradas).

• Alu en intrón 5 del gen NF1: Neurofibromatosis I.
• Alu en gen de factor VIII-IX: Hemofilia A-B.
• Alu en gen CLCN5: Enfermedad de Dent (alteración del canal de cloro).

§ Si se encuentran Secuencias Alu en 2 genes, la ARN polimerasa puede saltar entre

ambos genes (los usa de puente) y replicar dos genes distintos; recombinación

2. Sobre muchas bases.

à Según el cambio en el ADN:

1. De sustitución. Las más usuales. Pueden ser de transición (purina por purina, o pirimidina-

pirimidina) o de transversión (de purina a pirimidina o viceversa).

2. De inserción. Agregado de bases. Si es en una sola base hablamos de microinserción. 3. De deleción. Pérdida de bases. Si es en una sola base hablamos de microdeleción.

à Según la consecuencia en la síntesis proteica:

1. Silenciosa o sinónima. Tripletes que codifican el mismo aminoácido. Por ejemplo, AGA por CGA,

ambos para Arginina. Suelen ser sustituciones, donde se modifica la tercera base del codón.

2. Cambio de sentido o no sinónima/silenciosa. Tripletes que codifican para aminoácidos de distinto

tipo. La proteína pierde su función. En 1°-2° nucleótido del codón. Puede ser conservadora o no

conservadora, según el aminoácido codificado sea del mismo grupo, polaridad o estructura

química, o no.

3. Sin sentido o de terminación prematura. Aparece un triplete de STOP. Por ejemplo, CAG (Gln) por

UAG (STOP). Por sustitución o inserción.

4. De terminación retrasada (opuesta a sin sentido). Se pierde un triplete STOP. La proteína es más

larga.

5. Cambio de marco de lectura. Adición o deleción de un único par de nucleótidos o de varios pares

de nucleótidos, siempre que no sean múltiplos de tres. Por ejemplo, de AAGGCC paso a AAGCC; no

llego a hacer 2 aminoácidos. Esto sucede en la enfermedad de Tay-Sachs.

6. Sin cambio de marco de lectura. Adición o deleción de un único par de nucleótidos, o de varios

pares, siempre que sean múltiplos de tres. Ej: pierdo 2 aminoácidos; 6 pares de nucleótidos.

Marco de lectura: primer codón del ADN a partir del cual se empieza a sintetizar un ARNm. Se cambia cuando la

adición o deleción no es múltiplo de tres.

Tipo de mutación Cambios Efectos

Mutaciones

puntuales

sobre una

sola base

Transición

(sustitución)

AÛG

TÛC

Depende del codón:

• Diferente AA: proteína no funcional.
• STOP (mutación sin sentido): proteína

incompleta.

• Mismo AA (mutación silenciosa):

proteína normal.

Transversión

(sustitución)

AÛT

GÛC

Micro inserción ATGGCTGTC à ATG A GCTGTC Mutación de corrimiento de la pauta de

lectura (frameshift). Microdeleción ATG G CTGTC à ATGCTGTC

Mutaciones

de muchas

bases

Deleciones Pérdida de muchas bases Pérdida de función de los genes

Inserciones Transposones Diversos efectos

Inversiones Cambio de sentido de un fragmento Pérdida de función de los genes

Translocaciones Cambio de lugar de un fragmento Diversos efectos

Es importante recordar que los seres humanos somos diploides; tenemos dos copias de cada gen. Una heredada

de nuestra madre, otra de nuestro padre. Se las llama alelos (diferentes formas de un gen específico).

• Locus: sitio que un gen ocupa en el cromosoma.
• Gen: segmento de ADN que contiene información necesaria para la síntesis.
• Alelo: diferentes formas de gen especifico.
• Alelo dominante: miembro de un par alélico que se manifiesta en un fenotipo.
• Alelo recesivo: miembro de un par alélico imposibilitado de manifestarse cuando el alelo dominante

está presente (se manifiesta solo si ambos alelos son recesivos).

Clase 2 - Mecanismos de replicación, transcripción y traducción en eucariotas

à Dogma central de la biología molecular (propuesta inicial de Crick): el ADN se replica (se copia a sí mismo), se

convierte en ARN y el ARN se convierte en proteínas.

à Actualización del dogma: el ARN puede transcribirse en ADN por Transcriptasas Reversas, y puede copiarse a sí

mismo. Las proteínas pueden replicarse por sí mismas (priones: proteínas anómalas que producen enfermedades

que afectan al sistema nervioso humano).

Replicación del ADN

Características:

• Semiconservativa: de una molécula madre surgen dos hijas, formadas por una molécula nueva y otra que le

dio origen.

• Secuencial.
• Simultánea.
• Bidireccional. Dos moléculas a la vez.
• Semidiscontinua. Tiene que ver con el sentido de cada hebra (5’-3’ y 3’-5’). Cuando la ADN polimerasa

elonga la cadena, lo hace de 5’-3’ (de la cadena hija; lee la madre de 3’-5’). En una hebra la ADN polimerasa

agrega nucleótidos en el mismo sentido en que se abre la horquilla (cadena continua), en la otra lo hace en

el sentido opuesto de la apertura de la horquilla (cadena discontinua o retrasada, forma los fragmentos de

Okazaki, los explico después).

• Origen:

o Monofocal. En procariotas, ya que el ADN se dispone de manera circular, por lo que con un único

origen de replicación se asegura la replicación de todo el genoma.

o Multifocal. En eucariotas, dado que el ADN se dispone en forma de hebra. Posee múltiples orígenes

de replicación, que se abren al mismo tiempo, formando horquillas de replicación.

IMPORTANTE: los nucleótidos más abundantes en los orígenes de replicación son adenina y timina (A-T; secuencia

TATA), ya que entre ellos encontramos solo dos enlaces pdH, a diferencia de entre guanina y citosina (3 pdH).

Enzimas de replicación (complejo de replicación):

Las enzimas difieren entre eucariotas y procariotas, pero en líneas generales son:

• ADN polimerasas.
• Primasas. Síntesis de primer/cebador en procariotas.
• Helicasas.
• ARNasa H. Eliminación de cebadores en eucariotas.
• Ligasas. Forman enlaces fosfodiéster.
• Topoisomerasas.

à ADN polimerasas.

Polimerasa

Procariotas Eucariotas

I II III a b g d e

Ubicación subcelular - - - Núcleo Núcleo Mitocondria Núcleo Núcleo

Actividades

enzimáticas

Primasa (inicio) No No No Sí No No No No

Polimerasa 5’-3’ (elongación) Sí Sí Sí Sí Sí Sí Sí Sí

3’-Exonucleasa (corrección de

pruebas o Proof Reading )

Sí Sí Sí No No Sí Sí Sí

5’-Exonucleasa (eliminación de

cebadores)

Sí No No No No No No No

Función en

la célula

Replicación No No Sí Inicialmente No Sí Sí Sí

Empalme de fragmentos de

Okazaki

Sí No No No No - Sí (con nucleasas)

Velocidad

de

replicación

Nucleótidos/segundo 16 - 20 2 - 7 250 - 1000 - - - - -

Procesividad (nucleótidos

añadidos pre-disociación)

Baja

3 - 200

Media Muy alta Baja Baja Elevada Elevada

con PCNA

Elevada

con/sin

PCNA

3. Formación de la burbuja de replicación y horquillas.

o Burbuja de replicación: apertura de la doble hélice.

o Horquillas de replicación: extremos de la burbuja de replicación.

4. Formación del primer/cebador.

o En procariotas: Primasa.

o En eucariotas: ADN Polimerasa Alfa.

5. Ubicación de la abrazadera (encargada de empujar a la ADN Polimerasa a lo largo del ADN) y la ADN

Polimerasa sobre la cadena de ADN.

o En eucariotas: ADN Polimerasa Delta o Épsilon.

à Elongación.

1. Crecimiento de la/s burbuja/s de replicación por el avance de las helicasas, causando la exposición de la

cadena simple de ADN.

o Acción de Topoisomerasas.

o Acción de Proteínas SSB o RPA.

2. Avance de la ADN Polimerasa gracias a la abrazadera.
3. Formación de fragmentos de Okazaki en la cadena retrasada; cadenas de ARN que permiten la replicación

en la cadena rezagada.

4. Reemplazo de fragmentos de Okazaki y unión de estos por una ligasa.
5. Llegada a telómeros (extremo 3’).

à Terminación.

Procariotas

Una vez replicada la totalidad del cromosoma, las horquillas se encuentran y son desintegradas. Los extremos de

ADN son unidos nuevamente por una ligasa, quedando como producto dos copias semiconservadoras del ADN de

la célula.

Eucariotas

A diferencia del ADN Procariota, el ADN Eucariota se dispone de manera lineal, por lo que posee extremos; los

telómeros. Estos se encuentran en los extremos 3’ (cadena replicada, 5’ de la cadena discontinua original), y no

pueden ser replicados por la ADN Polimerasa. Es por esto que algunas células poseen una transcriptasa reversa,

llamada Telomerasa, la cual es capaz de replicar los nucleótidos para extender la cadena de ADN en los telómeros,

usando su propio cebador.

La Telomerasa forma un cebador de ARN, el cual colocará en el extremo 5’; a partir de este forma una copia de ADN,

extendiendo el telómero.

Esta enzima se encuentra activa en células madre, germinales, embrionarias y algunas células del organismo

adulto. Su activación es una de las características principales de las células oncogénicas (cancerígenas).

Dato: la degradación del telómero es un signo de envejecimiento.

• Secuencia del telómero: TTAGGG repetida; es la secuencia del cebador de la telomerasa.

Videito para entender los telómeros: https://youtu.be/ymX4Ej70_Cc?si=LykUomkPdbLVAsTU

Dato: la telomerasa se encuentra en los Cuerpos de Cajal (núcleo), y es activada por peptina y pontina.

Transcripción y Traducción del ADN

(repasar transcripción y traducción de biología celular antes de leer este tema)

Un gen es un conjunto de secuencias de ADN de todo tipo; estructurales (intrones y exones) y reguladoras,

necesarias para codificar un producto génico, sea este un ARN maduro de cualquier tipo o una proteína funcional.

Niveles de control/regulación de la transcripción

Existen muchos niveles de control de la transcripción y de la síntesis proteica. Esto es necesario porque desde un

pequeño número de genes podemos sintetizar un gran número de proteínas (diversidad génica del organismo

humano). Necesitamos la expresión de factores de transcripción específicos para que cada célula de nuestro

organismo pueda cumplir sus funciones específicas.

• Ejemplo: para que las células beta pancreáticas sinteticen insulina, necesitamos que se exprese el gen de

la hormona; se lo encuentra en todas las células, pero se expresa solamente en los islotes de Langerhans.

à Control pre transcripcional.

Regula la accesibilidad del ADN para el proceso de transcripción.

1. Condensación de la cromatina. Está dada por el superenrollamiento y el empaquetamiento de esta.

Cuenta con distintos niveles, de menos a más condensado:

o ADN de doble hélice.

o Nucleosomas. A este nivel se realiza la transcripción. Posee histonas H2A, H2B, H3 y H4; se

organizan de a 8 moléculas, y alrededor de ellas la doble hélice de ADN da dos vueltas (146 pares de

bases). Entre cada histona, la cadena de ADN es de aproximadamente 60 pares de bases de largo, y

es rica en A-T (ADN espaciador).

o Fibra de 11nm. No posee histonas H1.

o Solenoide o fibra de 30nm. Posee histonas H1, las cuales dan a la doble hélice la capacidad de

plegarse en forma helicoidal o en zig-zag.

o Eucromatina (cromatina laxa, activa).

o Heterocromatina (cromatina condensada).

o Cromosoma mitótico. Puede ser facultativo (varía según el tipo celular y el estado de la célula) o

constitutivo (siempre condensado, próximo al centrómero y al telómero).

2. Acetilación de las histonas. La HAT (histona acetil transferasa) agrega grupos acetilos (carga negativa) a

las histonas nucleosómicas, relajándolas y permitiendo la entrada de la ARN Polimerasa. La

hiperacetilación de las histonas permite que la cromatina se encuentre menos condensada, por lo que se

vuelve transcripcionalmente activa. Si estas no se encuentran acetiladas, la cromatina se condensa,

volviéndose transcripcionalmente inactiva.

3. Metilación del ADN/Epigenética. En regiones CPG (ricas en citosina y guanina), las cuales se ubican en

regiones promotoras (acordate que la cadena se abre en secuencias ricas en A-T, y de ahí las enzimas

buscan la región promotora, recorriendo la cadena de ADN), se agregan grupos metilo (específicamente, a

las citosinas), aumentando el empaquetamiento del ADN en los nucleosomas. Esto impide que la ARN

Polimerasa, y el resto de los factores de transcripción, se unan a la región promotora; no hay transcripción.

Cada tipo celular tiene un patrón de metilación determinado, por eso existe la diferenciación celular. Este

patrón debe eliminarse en el cigoto, para que las células adquieran la capacidad multipotencial.

Dato: la exposición a nicotina durante el desarrollo embrionario provoca cambios epigenéticos en la corteza

cerebral.

4. Región promotora, elementos proximales y elementos distales. La transcripción depende de secuencias

específicas:

o Secuencias específicas promotoras. Formadas por la caja TATA (secuencia iniciadora) y el inicio de

transcripción.

o Elementos proximales. Secuencias de unión específicas de factores de transcripción.

o Elementos distales. Secuencias de unión de factores de transcripción, ubicadas a miles de pares de

bases distantes del promotor del gen que regulan. Cumplen su función gracias a los plegamientos

del ADN. Pueden ser:

n Potenciadores/Enhancers. Aumentan la expresión génica/transcripción.

n Inhibidores/Silenciadores. Disminuyen la expresión génica.

à Control transcripcional general.

Regulan:

• La frecuencia y velocidad del inicio de la transcripción, mediante:

o Puntos de inicio accesibles.

o Factores de transcripción.

o Eficacia de los promotores.

• Control positivo con represión. Inhibo al inhibidor.

En el caso del operón LAC, contamos con dos mecanismos de regulación. Ambos por inducción.

1. Lac I. Se utiliza cuando hay glucosa en el medio; no necesitamos degradar lactosa para obtener energía. Se

sintetiza una proteína represora (estimulada por glucosa); esta se une al gen operador, bloqueándolo e

impidiendo que la ARN Polimerasa se una al promotor.

Inhibición de la proteína represora. En situaciones donde no hay glucosa en el medio, necesitamos degradar

lactosa para obtener energía a partir de ella. Al no haber glucosa dentro de la célula, la proteína represora

se une a lactosa, la cual la inhibe, impidiendo que el gen operador sea inhibido (cadena de inhibiciones que

lleva al estímulo del operón LAC).

El mecanismo de regulación utilizado es, entonces, control negativo por inducción; se sintetiza un represor

que se inactiva en presencia del inductor (lactosa).

2. Represión por catabolito. En circunstancias donde los niveles de glucosa son elevados, no se sintetiza

AMPc, ya que la Adenilato Ciclasa es inactivada por glucosa. Cuando los niveles del glúcido descienden, el

AMPc vuelve a sintetizarse, y se une y activa a una proteína CAP (Proteína Activadora del Catabolito),

también llamada CRP (Proteína Receptora del AMPc). Al unirse AMPc a CAP/CRP, se forma un complejo que,

si se une a una región específica del operón LAC (llamado sitio de reconocimiento de CAP), facilita la unión

de ARN Polimerasa a la región promotora, estimulando la transcripción. Este mecanismo es de tipo positivo

por inducción; se usa una proteína estimuladora que se encuentra inactiva, que funciona únicamente en

presencia de AMPc.

Con esto podemos concluir en que bajos niveles de glucosa también

regulan el aumento de la expresión génica.

Operón Triptófano

Se compone de 5 genes estructurales, que intervienen en la vía de

conversión del Ácido Coríntico en Triptófano.

Este operón es regulado según las concentraciones del triptófano en el

medio:

• Si se lo encuentra en el medio, la bacteria no necesita la

expresión del operón. Esta inhibición se logra gracias a que el

represor del operón es una proteína inactiva, activada en

presencia de triptófano. Sucede como en el operón LAC; la

proteína represora se une al operador, impidiendo que la ARN Polimerasa transcriba los genes estructurales.

• Si no lo encontramos en el medio, la bacteria necesita la expresión del operón. Por esto mismo, la proteína

de represión se mantiene inactiva; no hay triptófano para que se le una y la active.

Podemos decir entonces que el operón triptófano es regulado por control negativo por represión; el represor se

codifica de manera inactiva, y sólo puede unirse al operador y reprimir a la ADN Polimerasa en presencia de

triptófano.

Diferencias de transcripción

Procariotas Eucariotas

Relación con la

condensación de la

cromatina

Se puede transcribir todo

el ADN en cualquier

momento.

Sólo puede transcribirse el ADN que constituye la eucromatina

(cromatina laxa).

Parte del genoma que

se transcribe

Gran parte del genoma. Sólo el 35%.

Complejidad del

proceso

La transcripción y la

traducción son casi

simultáneas.

La transcripción da origen a un ARN transcrito primario heterogéneo

nuclear (ARNhn), el cual debe madurar y viajar al citoplasma, donde

ocurrirá la traducción, durante la cual se sintetiza un polipéptido que

luego será procesado y madurado para dar origen a una proteína.

ARN Polimerasas Un único tipo de ARN

Polimerasa sintetiza

ARNm, ARNt y ARNr.

Existen tres tipos de ARN Polimerasa:

1. ARN Polimerasa I. Para ARNr 28s, 18s y 5,8s.
2. ARN Polimerasa II. Para ARNm, ARN pequeños y ARNmi.
3. ARN Polimerasa III. Para ARNt y ARNr 5s.

à Control post transcripcional o de maduración del ARN.

• Es propio de eucariotas; los procariotas sintetizan un ARN maduro.

Se controlan:

• El procesamiento del ARN.

o La velocidad del procesamiento; corte y empalme (splicing), poliadenilación, capping.

o Maduraciones alternativas, como es el Splicing Alternativo (explicado abajo).

• El transporte del ARN.

o Selección de ARN a transportar.

o Transporte activo a través de los poros nucleares.

• La degradación del ARN. Pone a prueba la estabilidad y la vida media del ARN maduro.

o ARNm tiene menos vida media en procariotas que en eucariotas; en ambos es el de menor VM.

o ARNt y ARNr son los que mayor vida media tienen, tanto en eucariotas como en procariotas.

Splicing alternativo

Durante el proceso del splicing, pueden ocurrir errores asociados a enfermedades, como también pueden

generarse ARN maduros diferentes de manera fisiológica para aumentar la variedad de proteínas.

Un ARNhn (heterogéneo nuclear, inmaduro) de 5 exones podría dar origen a 3 ARN maduros completamente

diferentes, que originarán proteínas distintas.

à Control traduccional.

Ocurre en el citoplasma. La traducción también tiene etapas de iniciación, elongación y terminación, siendo la

primera la más regulada. También existen controles del procesamiento de las proteínas (que determinan su

funcionalidad), de la actividad proteica y de la vida media de estas.

• ARN eucariota.

o Monocistrónico. Un único gen estructural asociado a una región promotora; un único sitio de inicio.

o La cadena polipeptídica dará origen a una sola proteína.

• ARN procariota.

o Policistrónico. El mejor ejemplo son los operones. Varios genes estructurales son regulados por un

único gen promotor; Operón LAC o Triptófano.

o Se sintetiza un ARNm largo, con varios sitios de inicio de la traducción para cada gen estructural.

o El ARNm da origen a distintos polipéptidos, que generan distintas proteínas.

Mecanismo de la traducción

Todo el proceso es mediado por el ribosoma, dentro del citoplasma celular.

1. Activación de los aminoácidos precursores en Aminoacil ARNt. 2. Inicio. Relacionado con el codón de inicio; AUG (Metionina). - Regulación:

o Secuencias específicas del ARNm que bloquean el inicio de la traducción.

o Modificaciones o alteraciones en los factores de inicio de la traducción.

3. Elongación. 4. Terminación. Relacionado con el codón STOP (UAG, UAA, UGA).

à Ejemplos de regulación

• Ferritina (almacenamiento de hierro intracelular).

o Si no hay hierro en la célula, no es necesaria su síntesis. Por lo tanto, en ausencia de hierro existe

una proteína reguladora del hierro, o IRP (Iron Regulating Protein), que se une a una región 5’ del

ARNm de la ferritina. Allí, forma una horquilla llamada IRE (elemento de respuesta al hierro o Iron

Response Element), bloqueando el inicio de la traducción; impide la unión del ribosoma al 5’.

o Si hay hierro, este se une a la IRP y la inactiva.

• Transferrina (transportadora de hierro férrico).

o Si hay poco hierro en el ambiente, se necesita mucha transferrina, para poder así captar la mayor

parte posible del metal. En estos casos, la IRP se une a las regiones 3’ del ARNm del receptor de la

Clase 3 - Ciclo celular y apoptosis

CICLO CELULAR

Sucesos celulares que se producen de modo repetido, y que dan lugar a la proliferación celular, es decir, a la

formación de dos células hijas.

à Clasificación celular según capacidad proliferativa:

• Células con especialización estructural extrema. Células nerviosas, musculares, GR, que han perdido la

capacidad de dividirse. Una vez diferenciadas, permanecen en ese estado hacia su muerte.

• Células que normalmente no se dividen, pero que pueden iniciar la síntesis de ADN cuando se enfrentan a

estímulos apropiados; hepatocitos, linfocitos (formación de clones en la respuesta inmune), células

embrionarias y epiteliales.

• Células que siempre se dividen. Células madre; alta actividad mitótica.

Fases del ciclo celular

1. G1. Primera fase de crecimiento. - Replicación de orgánulos, - Incremento en la síntesis de proteínas y ARN. - Determinada por factores de crecimiento (PDGF, FGF). - Puede ser inhibida por el contacto célula-célula, la densidad celular, la pérdida de adhesión y los

niveles de nutrientes.

• Es funcionalmente controlada por la activación de CDK.
• Para pasar a S, la célula debe atravesar un check-point; vía molecular activada. Una vez pasado, la

célula está comprometida a replicar el ADN.

2. S. Replicación del ADN y cromosomas. - Para evitar la reactivación de un origen de replicación ya replicado, existen histonas de nueva síntesis;

estas son reconocidas por CAF-1. Las nuevas histonas son acetiladas en dos lisinas, y desacetiladas

por la acción de CAT al final de G2, antes de la mitosis.

3. G2. Síntesis de proteínas mitóticas y chequeo de la correcta replicación del genoma. - Continúa el crecimiento celular. - Al final de esta fase, las células poseen:

o Núcleo con envoltura nuclear.

o Nucleolos en el núcleo.

o Cromosomas duplicados.

o Dos pares de centríolos.

o Altos niveles de MPF (factor promotor de la maduración).

4. Mitosis. Ocurre la citocinesis; separación física del cromosoma de las dos células hijas.

Aparte, existe G0, donde entran células que ya no van a dividirse.

REGULACIÓN DEL CICLO CELULAR - Niveles de control

El ciclo celular es un proceso dinámico, que necesita de una regulación muy precisa. Esto se logra mediante la

integración de hechos intrínsecos propios de la célula, como de todos aquellos estímulos que esta recibe del medio

externo.

Existen tres niveles de control:

1. Nivel primario, o propio del ciclo (durante todo el ciclo). 2. Check-points, o puntos de chequeo (antes del paso de una fase a otra). 3. Dependiente de señales extracelulares.

à Nivel primario.

Es mediado por ciclinas y CDKs (kinasas dependientes de ciclinas). Las CDKs son enzimas claves para la progresión

del ciclo celular; catalizan la transferencia de un fosfato gamma del ATP del grupo hidroxilo de serinas y treoninas

de diferentes proteínas. Se encuentran presentes a lo largo de todo el ciclo celular, y son activadas temporalmente

por la acción de las ciclinas.

• CDKs.

o Serin-treonin-kinasas; fosforilan serinas en distintas proteínas, regulando su actividad. Las

proteínas fosforiladas pueden ser factores de transcripción, de replicación, histonas…

o Su actividad se encuentra determinada por la ciclina a la que se unan.

o Expresadas continuamente en todas las etapas del ciclo; no significa que estén activas. Son

activadas únicamente al unirse a ciclinas.

o Hay 10 distintas, que intervienen en distintas partes del ciclo.

• Ciclinas.

o Proteínas que se unen y activan a las CDKs; pueden unirse a cualquier CDK, pero el momento en el

que lo hacen debe ser específico del ciclo celular.

o Sus concentraciones se elevan y descienden siguiendo un patrón predecible conforme a la fase del

ciclo celular en que se encuentre la célula.

o Cada ciclina tiene un único patrón de expresión durante el ciclo celular.

Ciclina presente CDK activada Momento del ciclo celular

Ciclina D CDK 4 G

Ciclina D CDK 6 G

Ciclina E CDK 2 Transición G1-S

Ciclina A CDK 2 S

Ciclina A CDK 1 Transición S-G

Ciclina B CDK 1 Transición G2-M

Otras proteínas también pueden activar a las CDKs:

• CDC25. Fosfatasa específica, actúa en la fase S. Desfosforila Th14 y Ty15 (sitios de unión en las CDK).
• CAK. Kinasa activadora de CDKs. Fosforila a Th161 (otro sitio de unión).

Proteínas inhibitorias de la CDK:

• P16. Impide la unión de la ciclina.
• P21 y P27. Impiden la unión del ATP.
• Kinasas. Wee1 fosforila a Th14 y Ty15.

Vemos que hay determinados momentos del ciclo celular en los cuales, intervienen determinados complejos ciclina-

kinasa. Entonces vemos, por ejemplo, que en la fase G1 vamos a encontrar al complejo ciclina D con y CDK 6 - CDK 4; en

la transición entre G1 y S, la cdk 2 con ciclina A y E… y así. Dentro de la fase M: Ciclina B-CDK1 ⇒ Factor promotor de la

mitosis.

Esto nos quiere decir que cada kinasa dependiente de ciclina se puede unir a distintos tipos de ciclina. Por ejemplo, que

la 1 se puede a la A y B, las cuales la activan y le van a decir que sustratos hay que fosforilar; y también una misma ciclina

(ej. Ciclina D) puede unirse a distintos tipos cdk y activarlos.

Lo más importante es que el orden en el cual intervienen y actúan las quinasas va a depender de esa síntesis y degradación

cíclica que tienen las kinasas a lo largo del ciclo; entonces solamente vamos a encontrar algunas en cada parte del ciclo.

Además de la unión a las ciclinas, existen otras moléculas que pueden activar a las kinasas:

• Unión con fosfatasas específicas como la Cdc 25
• Kinasas como la kinasa activadora de CDKs (CAK)

Y proteínas que las inhiben: ppt.

18 | Luvi

2. Transición G2-M.

Si se detecta que la replicación del ADN en la fase S de dio de manera errónea, el ciclo se detiene y se repara el error.

Interviene la proteína ATR; estimula a p53, que estimulará a p21, la cual inhibirá al complejo ciclina-CDK. También

funciona por la inhibición de CDC25.

3. Punto de control transición metafase-anafase (en fase M).

Durante la metafase se separan las cromátides hermanas; puede ocurrir un error, donde las cromátides hermanas

van hacia el mismo lado, en lugar de ir una a cada polo, quedando una hija con todo el genoma.

Este punto de control evalúa que la fibra del huso mitótico se encuentre correctamente unida al cinetocoro, para

poder separar las dos cromátides. Si la fibra del huso mitótico no está bien unida, actúa la proteína Mad2, uniéndose

al complejo proteico APC-CDC20. En condiciones normales APC es un promotor de la anafase, que se une a

CDC20, pero cuando se le une Mad2 no puede actuar. Normalmente, el complejo inhibe a la Securina; encargada

de secuestrar a la Separasa, la cual separa las cromátides hermanas. Sin embargo, con Mad2 unido no puede

hacerlo, por lo que la separación de las cromátides no sucede.

En presencia de un daño en el ADN, es posible detener la transición G1-S; lo hace p53 mediante p21. Se evita la

síntesis de proteínas de replicación.

TRANSICIÓN G2/M:

Algo similar ocurre… si se detecta una falla en la replicación del ADN, o sea, lo que ocurrió en la etapa anterior, también

se puede detener el ciclo celular gracias a los mismos dos mecanismos… Acá interviene ATR que estimula p53, que

estimula p21, que inhibe al complejo. O mediante la inhibición de cdc25 que es un estimulador de los complejos.

Dentro de la mitosis hay un punto de control en…

TRANSICIÓN METAFASE-ANAFASE:

La metafase era la etapa de la mitosis en la cual se separaban las dos cromátides del cromosoma metafásico que estaban

unidas a las fibras del huso mitótico. Cada una se va a un polo de la c para formar parte del componente del núcleo de las

c hijas. Obviamente esta separación tiene que ser exacta… no puede distribuirse más información genética a una c que a

la otra.

Esta separación de las dos cromátides hermanas ocurre gracias a una proteína que se llama SEPARASA, que asegura que

se pase de metafase a anafase, y que ocurra la separación. La SEPARASA normalmente está secuestrada por la SECURINA…

TRANSICIÓN G2/M:

Algo similar ocurre… si se detecta una falla en la replicación del ADN, o sea, lo que ocurrió en la etapa anterior, también

se puede detener el ciclo celular gracias a los mismos dos mecanismos… Acá interviene ATR que estimula p53, que

estimula p21, que inhibe al complejo. O mediante la inhibición de cdc25 que es un estimulador de los complejos.

Dentro de la mitosis hay un punto de control en…

TRANSICIÓN METAFASE-ANAFASE:

La metafase era la etapa de la mitosis en la cual se separaban las dos cromátides del cromosoma metafásico que estaban

unidas a las fibras del huso mitótico. Cada una se va a un polo de la c para formar parte del componente del núcleo de las

c hijas. Obviamente esta separación tiene que ser exacta… no puede distribuirse más información genética a una c que a

la otra.

Esta separación de las dos cromátides hermanas ocurre gracias a una proteína que se llama SEPARASA, que asegura que

se pase de metafase a anafase, y que ocurra la separación. La SEPARASA normalmente está secuestrada por la SECURINA…

à Medio externo (señales extracelulares).

Se realizan cascadas de activación o de inhibición. Los factores de crecimiento del MEC son detectados por

receptores, activan cascadas de señalización.

Un buen ejemplo de activación es la activación de la vía Ras-MAP kinasas. Al unirse un factor de crecimiento a un

receptor específico en la membrana, esta vía es activada, y estimula la transcripción del gen c-Myc, el cual codifica

para la ciclina D. Una vez sintetizada, la ciclina D permite la entrada de la célula al ciclo celular, y la progresión a G

(es la ciclina de unión a CDK4-6).

El ejemplo más claro de cascada de inhibición es la exposición a agentes nocivos, como son las radiaciones UV o

ionizantes, rayos X o errores que dañen al ADN celular. Esto lleva a la activación de proteínas como ATM o ATR, que

inhibirán a la CDC25, o de p53 y la síntesis de p21 (inhibidor de complejos).

El medio externo puede, mediante la estimulación de distintas vías metabólicas y vías de transducción de señales, decidir

ESTIMULAR el ciclo o INHIBIRLO.

Estimula el ciclo celular, por ejemplo, cuando un factor de crecimiento se une a un receptor específico en la mb y esto

activa una vía de señalización como la vía de Ras – MAP kinasas… que termina estimulando la transcripción de un gen que

se llama C Myc – es un FT de la ciclina D. Por lo tanto se s! ciclina D… la presencia de ciclina D permite la entrada de la c al

ciclo celular y la progresión a G1. Ciclina D es la que se une a CDK 4-6!

Pero el medio EC también puede detener el ciclo celular, por ejemplo mediante radiaciones UV o radiaciones ionizantes,

rayos X o errores que dañen el ADN. Esto lleva a que se detenga el ciclo celular por activación de proteínas como ATM o

ATR, que inhiben a la CDC 25 (que es un estimulador o un activador de los complejos ciclinas kinasas) o mediante la

activación de p53 y la s! de p21, que es un inhibidor de los complejos.