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Unidad IV: Regulación de la expresión genética - Biología

Unidad IV: Regulación de la expresión genética - Biología


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La regulación es la expresión controlada de funciones genéticas. Esto se puede hacer de muchas formas, pero se pueden agrupar en dos clases. El nivel de actividad enzimática puede regularse mediante la modificación no covalente o covalente de una proteína. También se puede regular la cantidad de proteína. Esta última clase de regulación puede ejercerse en cualquier paso de la vía de expresión génica o durante el recambio de proteínas. Para muchos (quizás la mayoría) de los genes, el principal nivel de regulación de la expresión es la transcripción, y la cuarta parte de este curso se centrará principalmente en esto. Sin embargo, el control postranscripcional también es importante en muchos genes, y esto también se discutirá.

  • 15: Control positivo y negativo de la expresión génica
    Un operón es un grupo de genes regulados de forma coordinada. Incluye genes estructurales (generalmente que codifican enzimas), genes reguladores (que codifican, por ejemplo, activadores o represores) y sitios reguladores (como promotores y operadores).
    • 15.E: Control positivo y negativo de la expresión génica (Ejercicios)
  • 16: Regulación de la transcripción a través de efectos sobre las ARN polimerasas
    • 16.E: Regulación de la transcripción mediante efectos sobre las ARN polimerasas (ejercicios)
  • 17: Regulación transcripcional del bacteriófago lambda
  • 18: Regulación transcripcional después del inicio
    Aunque la regulación del inicio de la transcripción parece ser un factor dominante en el control de la expresión de muchos genes, la importancia de la regulación después del inicio se está apreciando mejor en un número y variedad de sistemas cada vez mayores.
    • 18.E: Regulación transcripcional después de la iniciación (Ejercicios)
  • 19: Regulación transcripcional en eucariotas
    Se pueden transcribir varios genes activos a velocidades distintas, determinadas principalmente por las diferencias en la velocidad de iniciación. Esto finalmente produce la abundancia característica de cada ARNm, que varía de muy alta a muy baja.
    • 19.E: Regulación transcripcional en eucariotas (Ejercicios)
  • 20: Regulación transcripcional mediante alteraciones de la cromatina
    La cromatina, no el ADN desnudo, es el sustrato para la transcripción, replicación, recombinación, reparación y condensación durante la mitosis y la meiosis. Por tanto, el grado de compactación de la cromatina en los diferentes estados afectará la capacidad de los factores de transcripción, polimerasas, enzimas reparadoras y la maquinaria de recombinación para acceder a este sustrato. La cromatina más abierta y accesible se asocia con una mayor actividad transcripcional.
    • 20.E: Regulación transcripcional mediante alteraciones de la cromatina (Ejercicios)

Unidad IV: Regulación de la expresión genética - Biología

C2006 / F2402 '14 ESQUEMA DE LA CONFERENCIA # 12

(c) 20 14 Dra. Deborah Mowshowitz, Universidad de Columbia, Nueva York, NY. Última actualización 03/04/2014 15:24

Los PPts que se muestran al comienzo de la clase (& quot; ¿Cuántas personas han muerto? & Quot) se publican en Courseworks.
La corrección de la terminología en la sección IV-B se realizó después de la conferencia de la mañana; los cambios están marcados en azul.

I.Regulación general de la expresión génica eucariota - ¿Qué hay que hacer para producir más o menos proteína? ¿Una proteína diferente? ¿Qué pasos se pueden regular?

R. Si las células producen proteínas diferentes, ¿cómo se controla? Si dos células eucariotas (del mismo organismo multicelular) producen proteínas diferentes, ¿qué es (normalmente) diferente entre ellas?

Ejemplos: Las células de oviducto de pollo producen ovoalbúmina - los glóbulos rojos de pollo producen globina *
Las células hepáticas humanas producen transferrina; los precursores humanos de los glóbulos rojos producen globina

* Nota: los glóbulos rojos de pollo, a diferencia de los glóbulos rojos humanos, tienen núcleos

La pregunta: ¿Qué es diferente en los dos tipos de células de pollo? ¿O los dos tipos de células humanas?

1 . ¿El ADN es diferente? (No, excepto en las células del sistema inmunológico y en los gametos).

2. ¿El estado de la cromatina es diferente? (Sí, consulte el experimento descrito en RP 5 o Becker 23-24 (23-17)).

3. ¿El ARNm es diferente? (Sí).

Una consecuencia - Bibliotecas de ADNc. ADNc = ADN complementario = ADN elaborado in vitro por enzimas (incluida la transcriptasa inversa), a partir de una plantilla de ARNm. Dado que el ARNm es diferente en diferentes tejidos, puede obtener secuencias específicas de tejido de una biblioteca de ADNc. (biblioteca de ADNc = colección de todos los ADNc de un tipo de célula en particular). El ADN de cada tipo de célula es el mismo ARNm y, por lo tanto, el ADNc no lo es. Véase la fig. De Becker. 23-19 (23-20).

Si tiene un problema sobre las bibliotecas de ADN y ADNc amp, consulte 14A-6.

4. ¿Por qué es diferente el ARNm?

una. La transcripción suele ser diferente. Ver notas de la última clase. Solo se transcriben genes seleccionados en cada tipo de célula, y los ARN de esos genes se procesan para producir ARNm. (Para un experimento que muestra esto, vea la figura 23-18 (23-19) en Becker.)

B. El procesamiento puede ser diferente: El empalme y el procesamiento de las mismas transcripciones primarias pueden ser diferentes (en diferentes celdas o en diferentes momentos). Se pueden producir diferentes ARNm (y por lo tanto proteínas) a partir del mismo transcrito mediante corte y empalme alternativo y / o adición de poli A. Detalles y ejemplo de amplificador a continuación y en los folletos 12-A y 12-B).

B. ¿Cómo se puede controlar la cantidad de proteína sintetizada? Si la célula produce más o menos proteínas, ¿qué pasos se regulan?

1. En procariota (para comparar) - proceso relativamente simple.

una. La mayor parte de la regulación en la transcripción.

B. La traducción en el mismo compartimento que la traducción de la transcripción sigue automáticamente.

C. La mayoría de los ARNm tienen una vida media corta.

2. En eucariota - La expresión genética tiene muchos más pasos y complicaciones que en los procariotas, más puntos adicionales de regulación, no solo en la transcripción. Véase la fig. De Becker. 23-10 (23-11) o Sadava fig. 16,7 (16,13).

una. La transcripción es el principal punto de control, pero a menudo también se regulan otros pasos.

B. La transcripción y la traducción amp ocurren en compartimentos separados. La traducción no sigue automáticamente.

(1). 2. La transcripción debe procesarse (tapado, empalmado, poliadenilado, etc.): cualquiera de estos pasos se puede regular y hay más de una forma de procesar la mayoría de las transcripciones primarias. (Ejemplo a continuación).

(2). El ARNm debe transportarse al citoplasma.

(3). La traducción se puede regular (independientemente de la transcripción) - puede controlar el uso y / o el destino del ARNm, no solo el suministro de ARNm. Para cualquier ARNm en particular, puede regular 1 o ambos de los siguientes:

(a). Tasa de iniciación - puede controlar la frecuencia con la que los ribosomas se unen y comienzan la traducción.

(B). Tasa de degradación - Puede controlar la vida media del ARNm.

C. Los diferentes ARNm eucariotas tienen diferentes vidas medias. Algunos ARNm son de larga duración y otros tienen una vida media muy corta.

D. La proteína debe llegar a su destino adecuado (núcleo, mitocondrias, ER, etc.) - cómo funciona esto se abordó en conferencias anteriores.

C. Una vez que se produce la proteína, ¿cómo se regula la actividad de la proteína? Hay múltiples modos de regulación postraduccional. Detalles abajo.

II. Procesamiento de transcripciones de ARNm eucariota Una vez que se inicia la transcripción, ¿qué se necesita para obtener un ARNm eucariota funcional? Todos los detalles necesarios se incluyen aquí y en el folleto, pero el empalme se discutió el último trimestre y solo se tratará brevemente en clase.

A. Tapas y poli A: consulte el folleto 12A.

La mayoría de las transcripciones eucariotas que se usarán como ARNm deben modificarse en ambos extremos (así como empalmarse) antes de que puedan transportarse al citoplasma y usarse para la traducción. Normalmente se añade una "tapa" en el extremo 5 'y una "cola de poli A" en el extremo 3'. Ver Sadava 14.9 (14.10). Los pasos involucrados se muestran en el folleto 12A. (Los números a continuación coinciden con los pasos del folleto).

1 Inicio de la transcripción.

una. Comienzo: El inicio de la transcripción generalmente se indica con una flecha doblada.

B. Simbolos: Las áreas encuadradas del ADN = exones ADN simple entre ellas = intrón.

una. ¿Qué es una gorra? Se agrega una G modificada al extremo 5 'de la transcripción poco después de que comience la transcripción, mientras que la transcripción aún se está realizando.

B. ¿Cómo se agrega la tapa? La G se agrega "al revés", por lo que hay una conexión de 5 'a 5'. (Para los curiosos: la estructura de la gorra y cómo está conectada a la transcripción se muestra en sus textos, ver fig. Becker fig. 21-17 (21-18).

C. Simbolos: La tapa está representada en el folleto como un círculo relleno.

3 La transcripción continúa hasta el final del gen o unidad de transcripción o un poco más allá.

una. ¿Una parada fija? Puede que no haya una parada fija para la transcripción en eucariotas (para la producción de la mayoría de ARNm). La adición de poli A (ver más abajo) puede determinar el extremo 3 'exacto de la transcripción.

B. Poli A: La mayoría, pero no todos, los ARNm de eucariotas contienen poli A.

C. Recordatorio: en eucariotas, la producción de ARNr y ARNt amp se lleva a cabo mediante diferentes ARN polimerasas que tienen propiedades algo diferentes. estos ARN no tienen poli A. (Para obtener más detalles, consulte los textos).

4 y 5. Poliadenilación. Véase la fig. De Becker. 21-18 (21-19).

una. ¿Qué es una cola de poliA? Una cola de poli A, una cadena de A de unos cientos de largo, se agrega al extremo 3 'del ARN.

B. Crecimiento de la cola de poliA: El crecimiento es de 5 'a 3' usando ATP, enzima y escindiendo pirofosfato como de costumbre. No se utiliza ninguna plantilla.

C. Secuencia de adición: La secuencia AAUAAA es la señal para que la enzima apropiada corte la transcripción un poco más abajo y agregue la cadena de A. (Corriente abajo = en la dirección 3 'en el ARNm o hebra sentido).

D. ¿Qué no está codificado en el ADN? Las A en el extremo 3 'y la G de la tapa no están codificadas en la plantilla de ADN.

mi. Momento: En el folleto, escisión de la transcripción = paso 4, adición de poli A = paso 5. Estos dos pasos pueden ocurrir simultáneamente.

F. Puede haber más de un sitio posible para la adición de poli A. Por lo tanto, el extremo 3 'del ARNm puede variar. A continuación se considera un ejemplo.

6. Configurar para empalmar. No le ha sucedido nada al ARN en el paso 6, excepto que se ha etiquetado para indicar exones e intrones (para que podamos explicar el empalme).

una. Momento: Para cuando la transcripción se libera del ADN, ya tiene una tapa en el extremo 5 'y una cola poli A en el extremo 3'. Este ARN, modificado en ambos extremos pero no empalmado, generalmente se denomina transcripción primaria o pre-ARNm. Véase la fig. De Becker. 21-20 (21-22).

B. Terminología: Algunos textos se refieren al ARN sin modificar como la transcripción primaria, pero ese estado no existe realmente, ya que el pre-ARNm se modifica antes de que se libere del ADN.

C. El ARN ahora está listo para empalmar (pasos 7-9 en el folleto). Nota: El empalme puede comenzar antes de la adición de poliA, consulte a continuación.

B. Empalme de ARNm eucariota - Revisión del último trimestre (no se cubrirán todos los detalles en clase)

1. Una imagen típica de un gen con intrones y exones (como referencia) . La siguiente imagen muestra una sección de la cadena de sentido del ADN que incluye un gen con 3 exones y 2 intrones. (La imagen del folleto tiene 2 exones y un intrón). Convenciones:

La imagen del folleto muestra ADN de doble hebra, pero los genes a menudo se muestran como en la imagen de abajo, con solo la hebra con sentido dibujada.

La transcripción comenzaría en el extremo 5 '(izquierdo) del exón 1 e iría hacia la derecha.

Características importantes del intrón: punto de ramificación, sitio de empalme 5 '(también llamado sitio donante) y sitio de empalme 3' (también llamado sitio aceptor). Estos se muestran solo para el primer intrón. Véase también la fig. 21-20 (21-22) en Becker o Sadava fig. 14,10 (14,11).

Terminología: "sitio donante y aceptor" describe el empalme desde el punto de vista del exón "5 'y sitio de empalme 3'" lo describen desde el punto de vista del intrón.

También tenga en cuenta que la región a la izquierda del exón 1 NO es un intrón, no es parte del gen. Es parte de un espaciador entre este gen y el anterior.


2. Detalles de empalme - Ver la parte inferior del folleto 12A

una. Características generales

(1). El empalme de cada intrón ocurre en 3 pasos (vea el folleto, pasos 7-9). En cada paso, el espliceosoma mantiene en su lugar las partes de la transcripción. Los pasos se repiten para empalmar cada intrón; muchos ARN tienen muchos intrones. Los detalles se encuentran a continuación.

(2). TerminologíaLa unión de empalme en el extremo 5 'de un intrón se denomina sitio donante o 5'; la unión de empalme en el extremo 3 'de un intrón se denomina sitio aceptor o 3'.

B. Pasos de empalme. Consulte el folleto 12A al final. Véase también la fig. De Becker. 21-22 (21-24) o Sadava 14.10 (14.11). Todos los pasos son catalizados por el espliceosoma, de la siguiente manera:

(1) Paso 7: la transcripción de ARN forma un bucle para la eliminación del intrón.

(2). Paso 8: corte en el extremo de 5 'del intrón

(a). El sitio de empalme 5 '(sitio donante) se escinde

(B). El extremo suelto del intrón (extremo 5 'del intrón) se adhiere al punto de ramificación en el medio del intrón, formando una estructura en forma de lazo.

(3). Paso 9: unión de exones

(a). El sitio donante 5 'se une al sitio aceptor 3', uniendo los dos exones y liberando el intrón en forma de lazo.

(B). El lazo se degradará y los nucleótidos se reciclarán.

(C). El ARN que contiene los exones (sin los intrones) será transportado al citoplasma y traducido.

C. N.B: Los procariotas no tienen intrones y carecen de la maquinaria necesaria para eliminarlos.

3. ¿Coinciden los exones y las regiones traducidas? Vea el diagrama en la parte inferior de 12A. Revisión del último trimestre:

  • Los exones incluyen las regiones 5 'y 3' no traducidas, así como las regiones traducidas.

  • Los exones y las regiones codificantes de aminoácidos no coinciden porque hay secciones adicionales sin traducir en el ARNm.

  • Los exones y las regiones de ARNm coinciden.

B. Los exones no son secuencias codificantes de proteínas. , como implican algunos textos. (El diagrama de la figura 14.8 (14.7) de Sadava es incorrecto.) Los exones incluyen secuencias codificantes de proteínas, pero también incluyen secuencias (UTR) que están representadas en el ARNm pero no codifican aminoácidos. (Los diagramas de Sadava no tienen UTR).

(1). Líderes. En el extremo 5 'del ARNm, hay una región no traducida (UTR) o líder en 5' antes de que comience la traducción (antes del primer AUG). El ADN que codifica esta región se transcribe y el ARN no se empalma, pero esta región del ARNm no se traduce. La UTR 5 'está codificada en uno o más exones.

( 2). Remolques. En el extremo 3 'del ARNm, hay una UTR o remolque 3' que está después del codón de parada. El ADN que codifica esta región se transcribe y el ARN no se empalma, pero esta región del ARNm no se traduce. El 3'UTR está codificado en uno o más exones.


III. Regulación en el empalme: resultados del procesamiento alternativo

A. Hay dos formas de obtener una colección de proteínas similares

1. Familias de genes - existen múltiples genes similares debido a la duplicación y divergencia de genes. Ejemplo: los genes de la globina constituyen una familia. Los diferentes miembros de la familia codifican mioglobina, cadenas beta, cadenas alfa, cadenas delta, etc. Otras familias de genes incluyen las familias GLUT, SGLT e IF (relleno intermedio).

2. Empalme o procesamiento alternativo (ver más abajo) - solo un gen, pero transcripción primaria empalmada en más de una forma. Ejemplos: fibronectina, anticuerpos solubles y unidos a membrana.

B. El genoma frente al proteoma - Puede obtener muchos ARNm diferentes de un solo gen mediante los procesos que se enumeran a continuación. Por lo tanto, el número de posibles proteínas (el proteoma) supera con creces el número de posibles genes (el genoma). Procesos que producen diferentes ARNm:

1. Inicio de la transcripción en diferentes puntos

2. Finalización de la transcripción (agregando poli A) en diferentes puntos

3. Empalme de diferentes secciones de la transcripción primaria: empalme alternativo. Véase la fig. De Becker. 21-23 (21-25). Lo que se considera un 'intrón' o 'exón' puede variar, dependiendo de la forma en que se empalme la transcripción primaria.

C. Un ejemplo de procesamiento alternativo - Producción de anticuerpo (inmunoglobulina) en células B. Consulte el folleto 12B y la fig. De Becker. 23-30 (21-31): cómo obtener un anticuerpo soluble o unido a la membrana a partir del procesamiento alternativo de la misma transcripción. (Ver Sadava fig. 16.22 para otro ejemplo.)

1. El anticuerpo puede estar unido a la membrana o secretarse. El destino del anticuerpo depende de si el péptido tiene una secuencia hidrófoba cerca de un extremo o no. La secuencia hidrófoba puede anclar la proteína en la membrana y se convierte en una secuencia transmembrana (TM).

una. Si Ab tiene una secuencia potencial de TM : La sección hidrófoba se bloquea en la membrana del RE a medida que se produce la proteína. Las vesículas brotan del RE y la proteína viaja a través de la célula como parte de la vesícula. La proteína permanece en la membrana de la vesícula. Cuando la vesícula se fusiona con la membrana plasmática, Ab permanece en la membrana.

B. Si Ab no tiene TM : Ab entra en el lumen del RE a medida que se produce la proteína. Las yemas de la vesícula salen del RE y la proteína termina en el lumen de la vesícula. Cuando la vesícula se fusiona con la membrana plasmática, se secreta Ab.

2. El gen tiene dos sitios alternativos de adición de poliA. Cuál se usa determina la ubicación final de la proteína.

una. Opción 1: Si se usa el sitio de adición de poli A # 1 (al comienzo del 'intrón 4'), la proteína no contiene secuencia de TM potencial hidrófobo y se secreta proteína. (Nota: el 'intrón 4' se empalma en la opción 2, pero el comienzo del 'intrón 4' se incluye en el ARNm en la opción 1).

B. Opcion 2: Si se usa el otro sitio de adición de poli A (al final del exón 6), la proteína contiene una secuencia hidrófoba codificada por los exones 5 y 6, que se convierte en una secuencia de TM, y la proteína permanece en la membrana plasmática.

C. Terminología: El sitio de adición de Poli A n. ° 1 generalmente se considera que está en un intrón, ya que puede empalmarse (en la opción 2). Alternativamente, se puede considerar una extensión del exón n. ° 4 (en la opción 1).

3. El ARNm puede empalmarse y / o agregarse poli A de dos formas alternativas. La ubicación de la proteína (anticuerpo) depende de si ocurre primero el empalme del intrón 4 o la adición de poli A. Ambos procesos (empalme y adición de poliA) ocurren al mismo tiempo. Cualquiera

una. Las enzimas que agregan Poli A llegan antes que el espliceosoma. En ese caso, se agrega poli A al sitio # 1 cerca del final del exón 4, y el resto del intrón 4 (y el resto del gen) nunca se transcribe, o

B. El espliceosoma llega primero . En ese caso, Intron 4 se transcribe y empalma antes de que se pueda agregar poli A. (En este caso, se agrega poli A al final del exón 6).

4. ¿Por qué se necesitan 2 formas de anticuerpos?

una. Forma de anticuerpo unido a membrana: Sirve como receptor de antígeno = trampa para detectar la presencia de antígeno. La unión del antígeno (ligando) al anticuerpo (receptor) sirve como desencadenante para comenzar a secretar anticuerpos.

B. Forma secretada (soluble): Actúa como efector - lleva a cabo una función principal del sistema inmunológico - se une al antígeno soluble en los fluidos corporales y desencadena la destrucción del antígeno de múltiples formas.

Para revisar la regulación y el empalme alternativo de amplificador, intente los problemas 4-13 y 4-14.

IV. Reglamento de traducción.

A. ¿Cómo controlar la tasa de traducción? En principio:

1. Puede regular la vida media del ARNm (control de la tasa de degradación).

una. En los procariotas, la mayoría de los ARNm tienen una vida media corta en eucariotas, esto no es necesariamente así.

B.Los diferentes ARNm eucariotas tienen vidas medias muy diferentes.

2. Puede regular la tasa de inicio de la traducción. (controle la eficacia con la que comienza la traducción).

B. Algunos ejemplos famosos de regulación de la traducción. (Los principios son más importantes que los detalles, pero los diagramas están en el folleto 12C para facilitar la toma de notas).

  • Función: la ferritina es una proteína intracelular que almacena el exceso de hierro. (La transferrina y su receptor se discutieron en la sección sobre RME).
  • En general: el sistema regulador es similar a la inducción / represión, pero es la traducción, no la transcripción, la que se ve afectada por la proteína reguladora.
  • Este es otro ejemplo de control de coordenadas. Aquí hay un factor de acción trans (proteína reguladora), pero ambos ARNm tienen la misma secuencia de acción cis.
  • Ver Becker, figs. 23-31 & amp 23-32 (23-33 & amp 23-34) si tiene curiosidad acerca de los detalles.

* Una pregunta para pensar: la proteína reguladora se une al ARNm de la proteína B en el extremo 5 '(inicio del bloqueo) y al ARNm de la proteína A en el extremo 3' (bloqueo de la degradación), como se muestra en el folleto 12C. Dada la información anterior, ¿cuál es la proteína A y cuál es la proteína B? ¿Cuál es ferritina y cuál es el receptor de transferrina? Puede verificar su respuesta en Becker o usando este diagrama.

  • En ausencia de hemo, se produce inhibición y se bloquea la traducción. No se produce globina.
  • El hemo bloquea la inhibición. Por lo tanto, en presencia de hemo procede la traducción. El hemo alivia el bloqueo en la traducción y se produce la globina.

2. Uso de un ARN regulador: interferencia de ARN (ARNi)

una. Los factores de acción trans pueden ser ARN . No todos los factores reguladores son proteínas; algunos son ARN cortos. (Por lo general, se derivan de ARN bicatenario; véanse las figuras 23-33 y 23-34 de Becker (23-35 y 23-36).)

B. ¿Cómo afecta un ARN corto a la traducción?

(1). Inhibición (caso habitual): el ARN pequeño se une al ARNm & # 8594 Formación de ARN bicatenario. Esto desencadena la degradación y / o inhibición de la traducción del ARNm.

(2). Estimulación: se han descubierto algunos casos recientes en los que el ARN pequeño se une al ARNm y "regula al alza" la traducción. Mecanismo hasta ahora desconocido.

C. Uso en regulación: Las células producen de forma natural micro-ARN que se unen a los ARNm y regulan la traducción como se indicó anteriormente. El uso de ARN reguladores cortos para bloquear la traducción parece ser importante durante la regulación del desarrollo. Véase la fig. De Becker. 23-34 (23-36).

D. Úselo en el laboratorio como herramienta: Llamado ARNi = interferencia de ARN. El uso de ARN bicatenario (ds) corto agregado artificialmente para bloquear la transcripción * / traducción y desactivación de genes es muy común. (Véase Becker fig. 23-33 [23-35].) Las enzimas de la célula convierten el ARN ds añadido en ARN monocatenario corto que interfiere con la traducción y / o transcripción * como en b. El mismo efecto que agregar ARN antisentido (pero funciona mejor). Fire & amp Mello recibió el premio Nobel de Fisiología o Medicina 2006 por descubrir ARNi.

* Nos hemos concentrado en los efectos del ARNi en la traducción. Sin embargo, algunos ARN cortos pueden inhibir la transcripción al afectar el estado de la cromatina; podrían estimular la metilación de las histonas y / o el ADN.

V. Regulación postraduccional. No lo olvide: la regulación también se produce después de la traducción; una vez que se producen las proteínas, su actividad se puede modular, como en el caso de EIF2 anterior. Ya han aparecido muchos ejemplos de modificaciones postraduccionales y se discutirán más más adelante. Aquí hay un resumen (principalmente revisión):

A. Modificación covalente. Las proteínas se pueden modificar de forma covalente de forma reversible o permanente. Algunos ejemplos:

1. reversiblemente - por fosforilación y desfosforilación, acetilación y desacetilación, etc.

2. Irreversiblemente - por eliminación de met. N-terminal, adición de azúcares - glicosilación, etc.

B. Modificación no covalente. Las proteínas pueden activarse o inhibirse mediante la unión no covalente reversible de otros factores: efectores alostéricos de moléculas pequeñas, otras proteínas como la calmodulina (una importante proteína de unión al Ca 2+ que se analizará más adelante), etc.

C. Degradación. Las proteínas se pueden destruir selectivamente o "dar la vuelta".

1. Las medias vidas varían. No todas las proteínas tienen la misma vida media.

2. Importancia: Ejemplo importante de una familia de proteínas que tienen todas una vida media corta = las ciclinas controlan la progresión a través del ciclo celular. Diferentes ciclinas controlan las transiciones de G1 a S, G2 a M, etc. Las ciclinas se fabrican según sea necesario y se degradan inmediatamente después de su uso.

3. ARNm frente a proteína: El término 'vida media' puede referirse a la estabilidad del ARNm o la estabilidad del proteína. Tanto los ARNm como las proteínas amp pueden tener vidas medias cortas o largas. En el caso de las ciclinas, tanto los ARNm de las proteínas como las proteínas mismas (las ciclinas) se degradan después de su uso. Más sobre esto cuando cubramos los detalles del ciclo celular.

4. Papel de los proteosomas: La mayoría de las proteínas celulares que se degradarán se marcan con múltiples moléculas de ubiquitina y se rompen en proteasomas. (Becker, fig. 23-35 o Sadava fig. 16.25 (16.24)). Consulte las notas de la lección 8 para obtener más detalles sobre los proteasomas.

D. Ubicación. Las proteínas pueden activarse o inhibirse por un cambio de ubicación. Por ejemplo, los transportadores como GLUT4 solo funcionan si se colocan en la membrana plasmática, si están secuestrados en vesículas, están inactivos. El transporte de glucosa al interior de la célula se puede regular moviendo el GLUT4 dentro y fuera de la membrana.


IV. Introducción a la señalización
(Cap. 7 de Sadava, Cap. 14 de Becker. Referencias detalladas la próxima vez).

A. Grandes problemas

1. ¿Qué implica la señalización?

una. ¿Cómo se envían los mensajes de una celda a otra?
B. ¿Cómo se reciben las señales?
C. ¿Cómo producen las señales una respuesta en la célula objetivo?

2. ¿Cómo se produce la transducción de señales? ¿Cómo una señal de fuera deproducir una respuesta dentro la celda objetivo?

una. ¿Cómo se transmiten las señales a través de las membranas?
B. ¿Cómo se logra la amplificación de la señal?

3. ¿Por qué preocuparse por la señalización? ¿Para qué sirve?

una. Es necesario para que se puedan coordinar los eventos en un organismo multicelular.
B. ¡No es suficiente regular lo que hace una célula!

B. Método habitual - una célula secreta moléculas de señal que se unen a un receptor en (o dentro) de una célula diana & # 8594 amplificación & # 8594 gran efecto en la célula diana. Tipos de amplificación:

1. Apertura de canales iónicos - La apertura de unos pocos (canales controlados por ligando) desencadena la apertura de más (canales controlados por voltaje), lo que provoca un gran cambio en las concentraciones de iones y la actividad de las proteínas.

2. Cascadas de modificaciones - por ejemplo, añadir fosfatos a enzimas que son quinasas o fosfatasas, activarlas para que modifiquen más proteínas, etc.

3. Afecta a la transcripción y / o traducción - hacer más proteína objetivo.

C.Cómo clasificar moléculas señal

1. Por tipo de celda que los hace y / o ubicación de destino. ¿De dónde vienen las señales y adónde van? (endocrino, paracrino, etc. - folleto sobre esto la próxima vez).

2. Por propiedades químicas - ¿hidrófobo (soluble en lípidos) o hidrófilo (soluble en agua)?

Próxima vez: Detalles de señalización: señales, receptores, modos de amplificación y transducción de amplificador


Unidad IV: Regulación de la expresión genética - Biología

La expresión génica se refiere al proceso de varios pasos que finalmente da como resultado la producción de un producto génico funcional, ya sea ácido ribonucleico (ARN) o proteína. El primer paso en la expresión génica, el uso de ácido desoxirribonucleico (ADN) para la síntesis de ARN (transcripción), es el sitio principal de regulación tanto en procariotas como en eucariotas. En eucariotas, sin embargo, la expresión génica también implica extensos procesos postranscripcionales y postraduccionales, así como acciones que influyen en el acceso a regiones particulares del ADN. Cada uno de estos pasos se puede regular para proporcionar un control adicional sobre los tipos y cantidades de productos funcionales que se producen.

No todos los genes están regulados. Por ejemplo, los genes descritos como constitutivos codifican productos necesarios para las funciones celulares básicas y, por lo tanto, se expresan continuamente. También se conocen como genes "domésticos". Sin embargo, los genes regulados se expresan solo bajo ciertas condiciones. Pueden expresarse en todas las células o solo en un subconjunto de células, por ejemplo, hepatocitos. La capacidad de regular la expresión génica (es decir, determinar si, en qué cantidad y cuándo se producirán determinados productos génicos) le da a la célula control sobre la estructura y función. Es la base de la diferenciación celular, la morfogénesis y la adaptabilidad de cualquier organismo. El control de la expresión génica se comprende mejor en procariotas, pero muchos temas se repiten en eucariotas. Figura 32.1 enumera algunas estrategias comunes empleadas en la regulación genética.

Figura 32.1 Control de la expresión génica. ARNm = ARN mensajero.

II. SECUENCIAS Y MOLÉCULAS REGULADORAS

La regulación de la transcripción, el paso inicial en toda expresión génica, está controlada por secuencias reguladoras de ADN, generalmente incrustadas en las regiones no codificantes del genoma. La interacción entre estos segmentos de ADN y las moléculas reguladoras, como los factores de transcripción, puede comprometer o reprimir la maquinaria transcripcional, influyendo en los tipos y cantidades de productos que se producen. Estas secuencias de ADN que flanquean un gen se denominan de acción cis porque influyen en la expresión de genes sólo en el mismo cromosoma (vea la pág. 423). Un factor de acción trans es la propia molécula reguladora, que puede transitar (difundirse) a través de la célula desde su sitio de síntesis hasta su sitio de unión al ADN (Figura 32.2). Por ejemplo, un factor de transcripción de proteínas (una molécula que actúa en trans) que regula un gen en el cromosoma 6 podría haberse producido a partir de un gen en el cromosoma 11. La unión de proteínas al ADN se realiza a través de motivos estructurales como el dedo de zinc (Figura 32.3), cremallera de leucina o hélice-vuelta-hélice en la proteína. [Nota: algunos factores de acción trans pueden afectar negativamente la expresión génica].

Figura 32.2 Elementos que actúan en cis y moléculas que actúan en trans. ARNm = ARN mensajero Pol II = ARN polimerasa II.

III. REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN DEL GEN PROCARIÓTICO

En procariotas como Escherichia coli (MI. coli), la regulación de la expresión génica se produce principalmente a nivel de transcripción y, en general, está mediada por la unión de proteínas que actúan en trans a elementos reguladores que actúan en cis en su única molécula de ADN (cromosoma). [Nota: regular el primer paso en la expresión de un gen es un enfoque eficiente, siempre que no se desperdicie energía en la producción de productos génicos innecesarios]. El control transcripcional en procariotas puede implicar el inicio o la terminación prematura de la transcripción.

A. Transcripción de ARN mensajero de operones bacterianos

En las bacterias, los genes estructurales que codifican proteínas implicadas en una vía metabólica particular se encuentran a menudo agrupados secuencialmente en el cromosoma junto con los elementos reguladores que actúan en cis y que determinan la transcripción de estos genes. El producto de la transcripción es un único ARN mensajero policistrónico (ARNm) (ver pág. 418). Por tanto, los genes están controlados de forma coordinada (es decir, activados o desactivados como una unidad). Este paquete completo se conoce como operón.

B. Papel de los operadores en la transcripción procariota

Los operones procariotas contienen un operador, un segmento de ADN que regula la actividad de los genes estructurales del operón. Si el operador no está unido por una molécula represora, Polimerasa de ARN pasa sobre el operador y alcanza los genes que codifican proteínas que transcribe a ARNm. Si una molécula represora está unida al operador, la polimerasa está bloqueado y no produce ARNm. Mientras el represor esté unido al operador, no se producen proteínas. Sin embargo, cuando una molécula inductora está presente, se une al represor, lo que hace que el represor cambie de forma para que ya no se una al operador. Cuando esto sucede, el Polimerasa de ARN puede proceder con la transcripción. Uno de los ejemplos mejor entendidos es el operón lactosa inducible de mi. coli que ilustra tanto la regulación positiva como la negativa (Figura 32.4).

C. El operón de lactosa

El operón lactosa (lac) contiene los genes que codifican tres proteínas implicadas en el catabolismo del disacárido lactosa: lacZ códigos genéticos para y beta-galactosidasa, que hidroliza la lactosa a galactosa y glucosa la de encajecódigos genéticos para un permear, que facilita el movimiento de lactosa hacia la célula y la laca códigos genéticos para tiogalactósido transacetilasa, que acetila la lactosa. [Nota: Se desconoce la función fisiológica de esta acetilación.] Todas estas proteínas se producen al máximo solo cuando la lactosa está disponible para la célula y la glucosa no. [Nota: las bacterias usan glucosa, si está disponible, como combustible con preferencia a cualquier otro azúcar.] La porción reguladora del operón está aguas arriba de los tres genes estructurales y consiste en la región promotora donde Polimerasa de ARN se une y dos sitios adicionales, el sitio operador (O) y el sitio CAP, donde se unen las proteínas reguladoras. los lacZ, de encaje, y laca Los genes se expresan solo cuando el sitio O está vacío y el sitio CAP está unido por un complejo de monofosfato de adenosina cíclico ([cAMP] ver pág. 94) y la proteína activadora del catabolito (CAP), a veces llamada proteína reguladora de cAMP (CRP). ). Un gen regulador, el lacI gen, codifica la proteína represora (un factor que actúa en trans) que se une al sitio O con alta afinidad. [Nota la lacI gen tiene su propio promotor.]

Figura 32.3 El dedo de zinc (Zn) es un motivo común en las proteínas que se unen al ADN. Cys = cisteína His = histidina.

Figura 32.4 El operón lactosa de MI. coli. * [Nota: Incluso cuando el operón ha sido desactivado por la represión de catabolitos, el represor se disocia transitoriamente del operador a un ritmo lento, lo que permite un nivel de expresión muy bajo. La síntesis de algunas moléculas de permear (y y beta-galactosidasa) permite que el organismo responda rápidamente si la glucosa deja de estar disponible.] CAP = proteína activadora de catabolitos cAMP = ARNm de monofosfato de adenosina cíclico = ARN mensajero.

1. Cuando solo hay glucosa disponible: En este caso, el operón lac está reprimido (apagado). La represión está mediada por la unión de la proteína represora a través de un motivo hélice-giro-hélice (Figura 32.5) al sitio del operador, que está aguas abajo de la región promotora (ver Figura 32.4A). La unión del represor interfiere con el progreso de Polimerasa de ARN y bloquea la transcripción de los genes estructurales. Este es un ejemplo de regulación negativa.

2. Cuando solo hay lactosa disponible: En este caso, se induce el operón lac (se expresa al máximo o se activa). Una pequeña cantidad de lactosa se convierte en un isómero, alolactosa. Este compuesto es un inductor que se une a la proteína represora, cambiando su conformación para que ya no pueda unirse al operador. En ausencia de glucosa, adenilil ciclasa es activo, y se producen cantidades suficientes de AMPc y se unen a la proteína CAP. El complejo de acción trans de cAMP-CAP se une al sitio de CAP, causando Polimerasa de ARN para iniciar de manera más eficiente la transcripción en el sitio del promotor (ver Figura 32.4B). Este es un ejemplo de regulación positiva. La transcripción es una única molécula de ARNm policistrónico que contiene tres conjuntos de codones de inicio y finalización. La traducción del ARNm produce las tres proteínas que permiten que la célula utilice la lactosa para la producción de energía. [Nota: en contraste con el inducible lacZ, de encaje, y laca genes, cuya expresión está regulada, la lacI el gen es constitutivo. Su producto génico, la proteína represora, siempre se produce y está activo a menos que esté presente el inductor.]

3. Cuando se dispone de glucosa y lactosa: En este caso, la transcripción del operón lac es insignificante, incluso si la lactosa está presente en una concentración alta. Adenilil ciclasa se inhibe en presencia de glucosa (un proceso conocido como represión de catabolitos) por lo que no se forma el complejo cAMP-CAP, y el sitio CAP permanece vacío. Polimerasa de ARN es, por tanto, incapaz de iniciar eficazmente la transcripción, incluso aunque el represor no esté unido a la región del operador. En consecuencia, los tres genes estructurales del operón no se expresan (ver Figura 32.4C).

Figura 32.5 Motivo hélice-vuelta-hélice de la proteína represora lac.

D. Operón triptófano

El operón triptófano (trp) contiene cinco genes estructurales que codifican las enzimas necesarias para la síntesis del aminoácido triptófano. Al igual que con el operón lac, el operón trp está sujeto a control negativo. Sin embargo, para el operón trp reprimible, el control negativo incluye la propia Trp que se une a una proteína represora y facilita la unión del represor al operador: Trp es un correpresor. Debido a que la represión por Trp no siempre es completa, a diferencia del operón lac, el operón trp también está regulado por un proceso conocido como atenuación. Con la atenuación, se inicia la transcripción pero se termina mucho antes de completarse (Figura 32.6). Si Trp es abundante, el inicio de la transcripción que escapó a la represión por Trp se atenúa (detiene) por la formación en el extremo 5ʹ del ARNm de una estructura en horquilla (tallo-bucle) como la que se observa en la terminación independiente de rho (ver pág. 421) ). [Nota: la transcripción y la traducción están unidas temporalmente en los procariotas (ver pág. 438) y, por lo tanto, la atenuación también da como resultado la formación de un producto peptídico truncado y no funcional que se degrada rápidamente]. Si Trp se vuelve escaso, el operón se expresa . El extremo 5ʹ del ARNm contiene dos codones adyacentes para Trp. La falta de Trp hace que los ribosomas se detengan en estos codones, cubriendo regiones del ARNm requeridas para la formación de la horquilla de atenuación. Esto evita la atenuación y permite que continúe la transcripción.

Figura 32.6 Atenuación de la transcripción del operón trp cuando el triptófano es abundante. ARNm = ARN mensajero.

La atenuación transcripcional puede ocurrir en procariotas porque la traducción de un ARNm comienza antes de que se complete su síntesis. Esto no ocurre en eucariotas porque la presencia de un núcleo unido a la membrana separa espacial y temporalmente la transcripción y la traducción.

E. Coordinación de la transcripción y traducción en procariotas

Mientras que la regulación transcripcional de la producción de ARNm es primaria en las bacterias, la regulación a nivel del ARN ribosómico (ARNr) y la síntesis de proteínas también ocurre y juega un papel importante en la capacidad del microbio para adaptarse al estrés ambiental.

1. Respuesta estricta: mi. coli tiene siete operones que sintetizan el ARNr necesario para el ensamblaje de los ribosomas, y cada uno está regulado en respuesta a cambios en las condiciones ambientales. La regulación en respuesta a la falta de aminoácidos se conoce como respuesta estricta. La unión de un ARN de transferencia no cargado (ARNt) al sitio A de un ribosoma (vea pág. 436) desencadena una serie de eventos que conducen a la producción de una guanosina polifosforilada, ppGpp.La síntesis de este inusual derivado del difosfato de guanosina (GDP) es catalizada por factor estricto (RelA), una enzima asociada físicamente con los ribosomas. Los niveles elevados de ppGpp dan como resultado la inhibición de la síntesis de ARNr (Figura 32.7). [Nota: además del ARNr, también se inhibe la síntesis de ARNt y parte de la síntesis de ARNm (por ejemplo, para las proteínas ribosomales). Sin embargo, no se inhibe la síntesis de ARNm para las enzimas necesarias para la biosíntesis de aminoácidos. ppGpp parece alterar la selección del promotor mediante el uso de diferentes factores sigma para Polimerasa de ARN (ver p. 419.)

Figura 32.7 Regulación de la transcripción por la estricta respuesta a la inanición de aminoácidos. S = unidad Svedberg.

2. Proteínas ribosómicas reguladoras: Los operones de las proteínas ribosomales (proteínas r) pueden inhibirse por un exceso de sus propios productos proteicos. Para cada operón, una proteína r específica funciona en la represión de la traducción del ARNm policistrónico de ese operón (Figura 32.8). La proteína r lo hace uniéndose a la secuencia de Shine-Dalgarno (SD) ubicada en el ARNm, justo antes del primer codón iniciador AUG (ver pág.439) y actuando como un impedimento físico para la unión de la pequeña subunidad ribosómica a la secuencia SD. Por tanto, una proteína r inhibe la síntesis de todas las proteínas r del operón. Esta misma proteína r también se une al ARNr y con una mayor afinidad que por el ARNm. Si la concentración de ARNr cae, la proteína r está disponible para unirse a su propio ARNm e inhibir su traducción. Esta regulación coordinada mantiene la síntesis de proteínas r en equilibrio con la transcripción de ARNr, de modo que cada una está presente en cantidades adecuadas para la formación de ribosomas.

Figura 32.8 Regulación de la traducción por exceso de proteínas ribosómicas. ARNm = ARN mensajero ARNr = ARN ribosómico proteína r = proteína ribosómica.

IV. REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GENÉTICA EUCARIÓTICA

El mayor grado de complejidad de los genomas eucariotas, así como la presencia de una membrana nuclear, requiere una gama más amplia de procesos reguladores. Al igual que con los procariotas, el sitio principal de regulación es el nivel de transcripción. De nuevo, se ve el tema de las moléculas que actúan en trans que se unen a los elementos que actúan en cis. Los operones, sin embargo, generalmente no se encuentran en eucariotas, que deben usar estrategias alternativas para resolver el problema de cómo regular coordinadamente todos los genes requeridos para una respuesta específica. En eucariotas, la expresión génica también está regulada en múltiples niveles además de la transcripción. Por ejemplo, los modos principales de regulación postranscripcional a nivel de ARNm son el corte y empalme alternativo de ARNm, el control de la estabilidad del ARNm y el control de la eficiencia de traducción. La regulación adicional a nivel de proteína ocurre por mecanismos que modulan la estabilidad, procesamiento o dirección de la proteína.

Figura 32.9 Control combinatorio de la transcripción.

A. Moléculas de acción trans

Los factores de transcripción específicos son proteínas de unión al ADN que actúan en trans y que funcionan como activadores de la transcripción. Tienen al menos dos dominios de unión: el dominio de unión al ADN y el dominio de activación de la transcripción. El dominio de unión al ADN contiene motivos estructurales específicos, como dedos de zinc (véase pág. 450), que se unen a secuencias consenso en el ADN. El dominio de activación de la transcripción recluta otras proteínas, como los factores de transcripción generales ([GTF] ver p.423) y coactivadores (por ejemplo, histonas acetiltransferasas [Sombreros] ver p. 422). Estos facilitan la formación del complejo de iniciación de la transcripción (ARN polimerasa II más los GTF) en el promotor y, por lo tanto, activar la transcripción (Figura 32.9). La regulación se logra mediante la formación de un complejo multiproteico unido al ADN, con interacciones proteína-proteína y proteína-ADN que controlan el ensamblaje del complejo. Aunque los dominios de activación reclutan una variedad de proteínas, el efecto específico de cualquiera de ellas depende de la composición proteica del complejo. Esto se conoce como control combinatorio. [Nota: las proteínas de unión al ADN también pueden inhibir la transcripción].

B. Elementos reguladores que actúan sobre cis

La necesidad de regular coordinadamente un grupo de genes para causar una respuesta particular es de importancia clave en los organismos multicelulares, incluidos los humanos. Un tema subyacente ocurre repetidamente: una proteína se une a un elemento de consenso regulador en cada uno de los genes del grupo y afecta de manera coordinada la expresión de esos genes, incluso si están en diferentes cromosomas. Por ejemplo, los elementos de respuesta hormonal (HRE) son secuencias de ADN que actúan en cis que se unen a factores proteicos que actúan en trans y regulan la expresión génica en respuesta a señales hormonales. En general, las hormonas se unen a los receptores intracelulares (las hormonas esteroides son un ejemplo, ver pág. 240) oa los receptores de la superficie celular (la hormona peptídica glucagón es un ejemplo, ver pág. 314).

Figura 32.10 Regulación transcripcional por receptores de hormonas esteroides intracelulares. GRE = elemento de respuesta a glucocorticoides (un ejemplo de elemento de respuesta hormonal) GR = receptor de glucocorticoides.

1. Señales reguladoras mediadas por receptores intracelulares: Los miembros de la superfamilia de receptores nucleares, que incluye la hormona esteroidea (glucocorticoides, mineralocorticoides, andrógenos y estrógenos), la vitamina D, el ácido retinoico y los receptores de la hormona tiroidea, todos influyen directamente en la expresión génica al funcionar como factores de transcripción específicos. Por tanto, estos receptores contienen un dominio de unión al ADN y un dominio de activación. También contienen un dominio de unión a ligando. Por ejemplo, las hormonas esteroides como el cortisol (un glucocorticoide) se unen a receptores intracelulares solubles en el dominio de unión al ligando (Figura 32.10). La unión provoca un cambio conformacional en el receptor que lo activa. El complejo receptor-ligando ingresa al núcleo, se dimeriza y se une a través de un motivo de dedo de zinc al ADN nuclear en un elemento regulador que actúa en cis, el elemento de respuesta a glucocorticoides (GRE), un ejemplo de HRE. La unión permite el reclutamiento de coactivadores al dominio de activación y da como resultado una mayor expresión de genes sensibles al cortisol, cada uno de los cuales está bajo el control de su propio GRE. La unión del complejo receptor-hormona al GRE permite la expresión coordinada de un grupo de genes diana, incluso cuando estos genes se encuentran en diferentes cromosomas. El GRE puede ubicarse aguas arriba o aguas abajo de los genes que regula y puede funcionar a grandes distancias de esos genes. El GRE, entonces, puede funcionar como un verdadero potenciador (vea la p. 424). [Nota: si se asocia con correpresores, los complejos hormona-receptor inhiben la transcripción].

2. Señales reguladoras mediadas por receptores de superficie celular: Los receptores de la superficie celular incluyen los de insulina, epinefrina y glucagón. El glucagón, por ejemplo, es una hormona peptídica que se une a su receptor de membrana plasmática acoplado a proteína G en las células que responden al glucagón. Esta señal extracelular luego se transduce a cAMP intracelular (Figura 32.11 ver también Figura 8.7 en P. 95), que puede afectar la expresión (y actividad) de las proteínas a través de proteína quinasa A–Fosforilación mediada. En respuesta a un aumento de AMPc, se fosforila y activa un factor de acción trans (proteína de unión al elemento de respuesta de AMPc [CREB]). La proteína CREB activa se une a través de un motivo de cremallera de leucina a un elemento regulador que actúa en cis, el elemento de respuesta cAMP (CRE), lo que da como resultado la transcripción de genes diana con CRE en sus promotores. [Nota: los genes de fosfoenolpiruvato carboxiquinasa y glucosa 6-fosfatasa, enzimas clave de la gluconeogénesis (ver pág. 117), son ejemplos de genes regulados positivamente por el sistema cAMP / CRE / CREB.]

Figura 32.11 Regulación transcripcional por receptores ubicados en la membrana celular. [Nota: AMP cíclico se activa proteína quinasa A que fosforila la proteína de unión al elemento de respuesta a AMPc (CREB).] CRE = elemento de respuesta a AMPc.

Figura 32.12 El empalme alternativo específico de tejido produce múltiples proteínas relacionadas, o isoformas, a partir de un solo gen.

C. Regulación por procesamiento de ARN mensajero

El ARNm eucariota sufre varias modificaciones antes de ser exportado desde el núcleo al citoplasma para su uso en la síntesis de proteínas (ver pág. 418). El taponamiento en el extremo 5ʹ, la poliadenilación en el extremo 3ʹ y el empalme son eventos de procesamiento esenciales para la producción de un mensajero eucariota funcional a partir de la mayoría de los pre-ARNm (ver pág. 425), y las variaciones en estos eventos pueden afectar la expresión génica. Además, la estabilidad del mensajero también afecta la expresión génica.

1. Elección del lugar de empalme: Se pueden producir isoformas de proteínas específicas de tejido a partir del mismo pre-ARNm a través del procesamiento cotranscripcional diferencial, particularmente el uso de sitios de empalme alternativos (Figura 32.12). Por ejemplo, la tropomiosina (TM) es una proteína de unión al filamento de actina que regula las funciones de la actina en las células musculares y no musculares. Su pre-ARNm sufre un empalme diferencial específico de tejido para producir una serie de isoformas de TM (ver pág. 427).

Más del 60% de los aproximadamente 25.000 genes del genoma humano se someten a un empalme diferencial. El uso de sitios de inicio de poliadenilación y transcripción alternativos también se observa en muchos genes. Esto explica, al menos en parte, cómo 25.000 genes pueden dar lugar a cientos de miles de proteínas.

2. Edición de Messenger RNA: Incluso después de que el ARNm se haya procesado por completo, puede sufrir una modificación postranscripcional adicional en la que se altera una base del ARNm. Esto se conoce como edición de ARN. Un ejemplo importante en humanos ocurre con la transcripción de la apolipoproteína (apo) B, un componente esencial de los quilomicrones (ver pág. 228) y las lipoproteínas de muy baja densidad ([VLDL] ver pág. 231). El ARNm de Apo B se produce en el hígado y el intestino delgado. Sin embargo, solo en el intestino, el residuo C en el codón CAA para la glutamina se desamina a U, cambiando el codón sentido a un codón sin sentido o de parada (UAA), como se muestra en Figura 32.13. Esto da como resultado una proteína más corta (apo B-48, que representa el 48% del mensaje) que se produce en el intestino (e incorpora a los quilomicrones) que la que se produce en el hígado (apo B-100, de longitud completa, incorporada en VLDL). .

Figura 32.13 Edición de ARN de apolipoproteína (apo) B en el intestino y generación de la proteína apo B-48 necesaria para la síntesis de quilomicrones. Gln = ARNm de glutamina = ARN mensajero.

3. Estabilidad del ARN mensajero: El tiempo que permanece un ARNm en el citosol antes de degradarse influye en la cantidad de producto proteico que se puede producir a partir de él. La regulación del metabolismo del hierro y el proceso de silenciamiento génico de la interferencia del ARN ilustran la importancia de la estabilidad del ARNm en la regulación de la expresión génica.

una. Metabolismo del hierro: La transferrina es una proteína plasmática que transporta hierro. La transferrina se une a los receptores de la superficie celular (receptores de transferrina [TfR]) que se internalizan y proporcionan hierro a las células, como los eritroblastos. El ARNm para el TfR tiene varios elementos sensibles al hierro (IRE) que actúan en cis en su extremo 3. Las IRE tienen una estructura corta de tallo-asa que puede unirse mediante proteínas reguladoras de hierro que actúan en trans ([IRP] Figura 32.14). Cuando la concentración de hierro en la célula es baja, los IRP se unen a los 3-IRE y estabilizan el ARNm para TfR, lo que permite la síntesis de TfR. Cuando los niveles de hierro intracelular son altos, los PIR se degradan. La falta de IRPs unidos al ARNm acelera su destrucción, lo que resulta en una disminución de la síntesis de TfR. [Nota: el ARNm de la apoferritina, una proteína intracelular de almacenamiento de hierro, tiene una sola IRE en su extremo 5ʹ. Cuando los niveles de hierro en la célula son bajos, los IRP se unen al 5ʹ-IRE e impiden el uso del ARNm, y se produce menos apoferritina. Cuando el hierro se acumula en la célula, el IRP se degrada, lo que permite la síntesis de moléculas de apoferritina para almacenar el exceso de hierro. ALAS2, la enzima regulada de la síntesis de hemo (vea la pág. 279) en los eritroblastos, también contiene un 5-IRE.]

Figura 32.14 Regulación de la síntesis del receptor de transferrina (TfR). IRP = proteína reguladora de hierro. [Nota: las IRE se encuentran en el 3ʹ UTR (región no traducida) del ARNm de TfR.]

B. Interferencia de ARN: La interferencia de ARN (ARNi) es un mecanismo de silenciamiento de genes a través de una expresión disminuida de ARNm, ya sea por represión de la traducción o por mayor degradación. Se cree que juega un papel clave en procesos fundamentales como la proliferación, diferenciación y apoptosis celular. RNAi está mediado por corto (

22 pb), ARN no codificantes llamados microARN (miARN), que surgen de transcripciones nucleares mucho más largas, codificadas genómicamente, miARN primario (pri-miARN) que se procesan parcialmente en el núcleo a pre-miARN por un endonucleasa (Drosha) luego transportado al citoplasma. Hay un endonucleasa (Jugador) completa el procesamiento y genera miARN corto de doble hebra. Una sola hebra (la hebra guía o antisentido) del miARN se asocia con un complejo proteico citosólico conocido como complejo silenciador inducido por ARN (RISC). La hebra guía se hibrida con una secuencia complementaria en un ARNm diana de longitud completa, llevando RISC al ARNm. Esto puede resultar en la represión de la traducción del ARNm o su degradación por un endonuclease (Argonaute / Ago / Slicer) de la RISC. El grado de complementariedad parece ser el factor determinante (Figura 32.15). El ARNi también puede activarse mediante ARN interferentes cortos (ARNip) bicatenarios introducidos en una célula a partir de fuentes exógenas. [Nota: en los vertebrados, la función de los ARNip que pueden surgir de fuentes endógenas no está clara].

Figura 32.15 Biogénesis y acciones de miARN. [Nota: El grado de complementariedad entre el ARN mensajero diana (ARNm) y el microARN (miARN) determina el resultado final.] RISC = complejo de silenciamiento inducido por ARN.

1) Terapéutica basada en la interferencia del ARN: La modulación de la expresión génica al proporcionar ARNip para activar la iARN tiene un enorme potencial terapéutico. El primer ensayo clínico de terapia basada en ARNi involucró a pacientes con la forma neovascular de degeneración macular relacionada con la edad (DMAE), una forma principal de ceguera en adultos. La DMAE neovascular se desencadena por la sobreproducción del factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF), lo que provoca la aparición de un exceso de vasos sanguíneos detrás de la retina. Los vasos se filtran, se nublan y, a menudo, destruyen por completo la visión (por lo tanto, la DMAE neovascular también se conoce como degeneración macular "húmeda"). Un siRNA diseñado para apuntar al mRNA de VEGF y promover su degradación fue a ensayos clínicos. Aunque se han invertido esfuerzos y recursos considerables para desarrollar terapias basadas en ARNi, especialmente para el tratamiento del cáncer, ningún producto ha pasado de los ensayos al mercado. El desarrollo se ha visto obstaculizado por los problemas de la entrega y la estabilidad específicas. El uso de vectores de tamaño nanométrico, como los liposomas, puede eliminar estos problemas. Sin embargo, las aplicaciones de investigación de RNAi han crecido rápidamente.

4. Traducción de ARN mensajero: La regulación de la expresión génica también puede ocurrir a nivel de traducción. Un mecanismo por el cual se regula la traducción es a través de la fosforilación del factor de iniciación de la traducción eucariota, eIF-2 (Figura 32.16). La fosforilación de eIF-2 inhibe su función y por tanto inhibe la traducción en el paso de iniciación (ver pág. 443). [Nota: la fosforilación de eIF-2 previene su reactivación al inhibir el intercambio de GDP-GTP.] La fosforilación es catalizada por quinasas que se activan en respuesta a las condiciones ambientales, como la inanición de aminoácidos, la deficiencia de hemo en los eritroblastos, la presencia de ARN bicatenario (señalización de infección viral) y la acumulación de proteínas mal plegadas en el retículo endoplásmico rugoso.

Figura 32.16 Regulación del inicio de la traducción en eucariotas por fosforilación del factor de inicio de la traducción eucariota, eIF-2. RER = retículo endoplásmico rugoso ADP = difosfato de adenosina PI = fosfato inorgánico.

D. Regulación mediante modificaciones del ADN

La expresión génica en eucariotas también está influenciada por la disponibilidad de ADN para el aparato transcripcional, la cantidad de ADN y la disposición del ADN. [Nota: las transiciones localizadas entre las formas B y Z del ADN (ver pág. 398) también pueden afectar la expresión génica].

1. Acceso al ADN: En eucariotas, el ADN se encuentra complejado con proteínas histonas y no histonas para formar cromatina (vea la pág. 409). La cromatina descondensada transcripcionalmente activa (eucromatina) se diferencia de la forma inactiva más condensada (heterocromatina) en varias formas. La cromatina activa contiene proteínas histonas que se han modificado covalentemente en sus extremos amino terminales mediante acetilación o fosforilación (consulte la página 422 para una discusión sobre la acetilación / desacetilación de histonas por histona acetiltransferasa y histona desacetilasa enzimas). Tales modificaciones disminuyen la carga positiva de estas proteínas básicas, disminuyendo así la fuerza de su asociación con el ADN cargado negativamente. Esto relaja el nucleosoma (vea la pág. 409), permitiendo que los factores de transcripción accedan a regiones específicas del ADN. Los nucleosomas también se pueden reposicionar, un proceso que requiere ATP llamado remodelación de la cromatina. Otra diferencia entre la cromatina transcripcionalmente activa e inactiva es el grado de metilación de las bases de citosina en las regiones ricas en CG (islas CpG) en la región promotora de muchos genes. La metilación es por metiltransferasas que utilizan S-adenosilmetionina como donante de metilo (Figura 32.17). Los genes transcripcionalmente activos están menos metilados (hipometilados) que sus homólogos inactivos, lo que sugiere que la hipermetilación del ADN silencia la expresión génica. [Nota: la modificación de histonas y la metilación del ADN son epigenéticas. Son cambios hereditarios en el ADN que alteran la expresión génica sin alterar la secuencia de bases.]

Figura 32.17 Metilación de citosina en ADN eucariota. SAM = S-adenosilmetionina SAH = S-adenosilhomocisteína.

2. Cantidad de ADN: Un cambio hacia arriba o hacia abajo en el número de copias de un gen puede afectar la cantidad de producto genético producido. Un aumento en el número de copias (amplificación de genes) ha contribuido a una mayor complejidad genómica y sigue siendo un proceso de desarrollo normal en ciertas especies no mamíferas. En los mamíferos, sin embargo, la amplificación de genes se observa con algunas enfermedades y en respuesta a determinados fármacos quimioterapéuticos como el metotrexato, un inhibidor de la enzima. dihidrofolato reductasa (DHFR), necesario para la síntesis de trifosfato de timidina (TTP) en la vía biosintética de pirimidina (ver pág. 304). TTP es esencial para la síntesis de ADN. La amplificación de genes da como resultado un aumento en el número de DHFR genes y resistencia al fármaco, lo que permite la producción de TTP.

Figura 32.18 Reordenamientos del ADN en la generación de inmunoglobulinas. V = variable D = diversidad J = unión.

3. Disposición del ADN: El proceso por el cual los linfocitos B producen inmunoglobulinas (anticuerpos) implica reordenamientos permanentes del ADN en estas células.Las inmunoglobulinas (por ejemplo, IgG) constan de dos cadenas ligeras y dos pesadas, y cada cadena contiene regiones de secuencia de aminoácidos variable y constante. La región variable es el resultado de la recombinación somática de segmentos dentro de los genes de cadena ligera y pesada. Durante el desarrollo de los linfocitos B, los segmentos de genes de una sola variable (V), diversidad (D) y unión (J) se unen a través del reordenamiento de genes para formar una región variable única (Figura 32.18). Este proceso permite la generación de 10 9-10 11 inmunoglobulinas diferentes a partir de un solo gen, proporcionando la diversidad necesaria para el reconocimiento de una enorme cantidad de antígenos. [Nota: El cambio de la forma unida a la membrana a la forma secretada de inmunoglobulinas implica la elección del sitio poli-A (vea la pág. 426).]

4. Elementos de ADN móviles: Los transposones (Tns) son segmentos móviles de ADN que se mueven de manera esencialmente aleatoria de un sitio a otro en el mismo cromosoma o en uno diferente. El movimiento está mediado por transposasa, una enzima codificada por la propia Tn. El movimiento puede ser directo, en el que transposasa corta y luego inserta el Tn en un nuevo sitio, o replicativo, en el que el Tn se copia y la copia se inserta en otro lugar mientras el original permanece en su lugar. En eucariotas, incluidos los seres humanos, la transposición replicativa implica con frecuencia un intermedio de ARN, en cuyo caso la Tn se denomina retrotransposón (véase pág. 408). La transposición ha contribuido a la variación estructural en el genoma, pero también tiene el potencial de alterar la expresión génica e incluso causar enfermedades. Aunque la gran mayoría de los retrotransposones del genoma humano han perdido la capacidad de moverse, algunos todavía están activos. Se cree que su transposición es la base de algunos casos raros de hemofilia A y distrofia muscular de Duchenne. [Nota: El creciente problema de las bacterias resistentes a los antibióticos es una consecuencia, al menos en parte, del intercambio de plásmidos entre las células bacterianas. Si los plásmidos contienen Tns que llevan genes de resistencia a los antibióticos, las bacterias receptoras adquieren resistencia a uno o más fármacos antimicrobianos.]

V. RESUMEN DEL CAPÍTULO

La expresión génica da como resultado la producción de un producto génico funcional (ya sea ARN o proteína) a través de los procesos de replicación, transcripción y traducción (Figura 32.19). Genes pueden ser cualquiera de los dos constitutivo (siempre expresado, genes de mantenimiento) o regulado (expresado solo bajo ciertas condiciones en todas las celdas o en un subconjunto de celdas). La capacidad de apropiadamente Rápido (regulación positiva) o reprimir (regulación negativa) genes es esencial en todos los organismos. Regulación de la expresión génica se produce principalmente a nivel de transcripción en ambos procariotas y eucariotas y está mediado por el vinculante de proteínas que actúan en trans a elementos reguladores que actúan en cis en el ADN. En eucariotas, la regulación también se produce a través de modificaciones en el ADN así como a través de postranscripcional y eventos postraduccionales. En procariotas, tal como mi. coli, la regulación coordinada de genes cuyos productos proteicos se requieren para un proceso particular se logra mediante operones (grupos de genes ordenados secuencialmente en el cromosoma junto con los elementos reguladores que determinan su transcripción). los operón lac contiene la Z, Y, y A genes estructurales, cuyos productos proteicos son necesarios para el catabolismo de la lactosa. Está sujeto a una regulación positiva y negativa. Cuando la glucosa está disponible, los el operón está reprimido por la unión de la proteína represora (el producto de la lacI gen) al operador, evitando así la transcripción. Cuando solo lactosa está presente, los el operón es inducido por un isómero de lactosaalolactosa) que se une a la proteína represora, evitando que se una al operador. Además, AMP cíclico se une a la proteína activadora de catabolitos (CAP), y el complejo une el ADN en el Sitio CAP. Esta aumenta la eficiencia del promotor y da como resultado la expresión de los genes estructurales a través de la producción de un ARN mensajero policistrónico (ARNm). Cuando ambos glucosa y lactosa están presentes, la glucosa previene la formación de cAMP y transcripción de estos genes es despreciable. los operón trp contiene genes necesarios para la síntesis de triptófano (Trp) y, como el operón lac, está regulado por control negativo. A diferencia del operón lac, es también regulado por atenuación, en el que la síntesis de ARNm que escapó a la represión por Trp se termina antes de completarse. Transcripción de ribosomal ARN y transferir ARN es selectivamente inhibido en procariotas por el respuesta estricta a la inanición de aminoácidos. Traducción es también un sitio de regulación de genes procariotas: El exceso de proteínas ribosomales se une a la secuencia de Shine-Dalgarno en su propio ARNm policistrónico, evitando que los ribosomas se unan. Regulación genética es más complejo en eucariotas. Operones típicamente son no presente, pero coordinar la regulación de la transcripción de genes ubicados en diferentes cromosomas se puede lograr a través de la unión de proteínas que actúan en trans a elementos que actúan en cis. En organismos multicelulares, hormonas pueden causar una regulación coordinada, ya sea a través del vinculante de El complejo hormonal receptor-hormona al ADN (como con las hormonas esteroides) oa través del unión de una proteína que se activa en respuesta a un segundo mensajero (como con el glucagón). En cada caso, la unión al ADN está mediada por motivos estructurales como el dedo de zinc. Regulación cotranscripcional y postranscripcional también se ve en eucariotas e incluye elección del lugar de empalme, elección del sitio poliA, edición de ARNm, y variaciones en estabilidad del ARNm como se ve con la síntesis del receptor de transferrina y con Interferencia de ARN. Regulación a nivel traslacional puede ser causado por el fosforilación e inhibición del factor de iniciación eucariota, eIF-2. La expresión génica en eucariotas también está influenciada por la disponibilidad de ADN para el aparato de transcripción, la cantidad de ADN y la disposición del ADN. Cambios epigenéticos a las proteínas histonas y al ADN también influyen en la expresión génica.

Preguntas de estudio

Elija la mejor respuesta.

32.1 ¿Cuál de las siguientes mutaciones es más probable que resulte en una expresión reducida del operón lac?

A. cya - (no se produce adenilil ciclasa)

B. i - (no se produce proteína represora)

C. O c (el operador no puede unirse a la proteína represora)

D. Uno que resulta en transporte de glucosa funcionalmente deteriorado

Respuesta correcta = A. En ausencia de glucosa, la adenilil ciclasa produce AMP cíclico, que forma un complejo con la proteína activadora del catabolito (CAP). El complejo cAMP-CAP se une al sitio CAP en el ADN, lo que hace que la ARN polimerasa se una de manera más eficiente al promotor del operón lac, aumentando así la expresión del operón. Con las mutaciones de cya, no se produce adenilil ciclasa, por lo que el operón no puede activarse incluso cuando no hay glucosa y hay lactosa. La ausencia de una proteína represora o la disminución de la capacidad del represor para unirse al operador da como resultado la expresión constitutiva (constante) del operón lac.

Figura 32.19 Resumen de conceptos clave para la regulación de la expresión génica. GRE = elemento de respuesta a glucocorticoides ppGpp = proteína r de guanosina polifosforilada = proteína ribosómica secuencia SD = secuencia de Shine-Dalgarno ARNi = interferencia de ARN eIF-2 = factor de iniciación eucariota 2.

32.2 ¿Cuál de los siguientes se describe mejor como cis actuando?

A. Proteína de unión a elementos de respuesta de AMP cíclico

D. Receptor nuclear de la hormona tiroidea

Respuesta correcta = B. El operador es parte del ADN mismo, y también lo es la acción cis. La proteína de unión al elemento de respuesta de AMPc, la proteína represora y la proteína receptora nuclear de la hormona tiroidea son moléculas que transitan al ADN, se unen y afectan la expresión de ese ADN y, por lo tanto, actúan en trans.

32.3 ¿Cuál de las siguientes es la base para la expresión intestinal específica de la apolipoproteína B-48?

A. Reordenamiento y pérdida del ADN

C. Empalme alternativo de ARN

Respuesta correcta = D. La producción de apolipoproteína (apo) B-48 en el intestino y de apoB-100 en el hígado es el resultado de la edición de ARN en el intestino, donde un codón sentido se cambia a un codón sin sentido por desaminación postranscripcional de citosina para uracilo. El reordenamiento y la transposición del ADN, así como la interferencia del ARN y el empalme alternativo, alteran la expresión génica, pero no son la base de la producción específica de tejido de apoB-48.

32.4 ¿Cuál de los siguientes es más probable que sea cierto en la hemocromatosis, una enfermedad por acumulación de hierro?

A. El ARNm del receptor de transferrina (TfR) se estabiliza mediante la unión de proteínas reguladoras de hierro a 3 elementos que responden al hierro.

B. El ARNm del receptor de transferrina no se une a las proteínas reguladoras del hierro y se degrada.

C. El ARNm de la apoferritina no se une a las proteínas reguladoras del hierro en su elemento que responde al hierro y se traduce.

D. El ARNm de la apoferritina se une a proteínas reguladoras de hierro y no se traduce.

E. Tanto B como C son correctos.

Respuesta correcta = E. Cuando los niveles de hierro en el cuerpo son altos, como se ve con la hemocromatosis, hay una mayor síntesis de la molécula de almacenamiento de hierro, apoferritina, y una menor síntesis del receptor de transferrina (TfR) que media la absorción de hierro por las células. Estos efectos son el resultado de proteínas reguladoras de hierro que actúan en trans y que se unen a elementos sensibles al hierro que actúan en cis, lo que da como resultado la degradación del ARNm para TfR y una mayor traducción del ARNm para apoferritina.

32.5 Las pacientes con cáncer de mama con receptor de estrógeno positivo (que responde a hormonas) pueden ser tratadas con el fármaco tamoxifeno, que se une al receptor nuclear de estrógeno sin activarlo. ¿Cuál de los siguientes es el resultado más lógico del uso de tamoxifeno?

A. Acetilación aumentada de genes que responden a los estrógenos

B. Aumento del crecimiento de células de cáncer de mama con receptor de estrógeno positivo

C. Aumento de la producción de AMP cíclico

D. Inhibición del operón estrogénico

E. Inhibición de la transcripción de genes sensibles al estrógeno

Respuesta correcta = E. El tamoxifeno compite con el estrógeno por unirse al receptor nuclear de estrógeno. El tamoxifeno no activa el receptor, lo que evita su unión a las secuencias de ADN que regulan positivamente la expresión de genes que responden al estrógeno. El tamoxifeno, entonces, bloquea los efectos promotores del crecimiento de estos genes y da como resultado la inhibición del crecimiento de las células de cáncer de mama dependientes de estrógenos. La acetilación aumenta la transcripción al relajar el nucleosoma. El AMP cíclico es una señal reguladora mediada por receptores de superficie celular en lugar de nucleares. Las células de los mamíferos no tienen operones.

32.6 La región ZYA del operón lac se expresará al máximo si:

A. los niveles de AMP cíclico son bajos.

B. tanto la glucosa como la lactosa están disponibles.

C. se puede formar el vástago-bucle de atenuación.

D. el sitio CAP está ocupado.

Respuesta correcta = D. Sólo cuando la glucosa desaparece, los niveles de AMP cíclico aumentan, el complejo cAMP-proteína activadora del catabolito (CAP) se une al sitio CAP y la lactosa está disponible cuando el operón se expresa (induce) al máximo. Si hay glucosa presente, el operón está desactivado como resultado de la represión del catabolito. El operón lac no está regulado por la atenuación, un mecanismo para disminuir la transcripción en algunos operones como el operón triptófano.

32.7 La inactivación del cromosoma X es un proceso mediante el cual uno de los dos cromosomas X en mujeres humanas se condensa e inactiva para prevenir la sobreexpresión de genes ligados al X. ¿Qué sería lo más probable acerca del grado de metilación del ADN y acetilación de histonas en el cromosoma X inactivado?

Las citosinas en las islas CG estarían hipermetiladas y las proteínas histonas estarían desacetiladas. Ambas condiciones están asociadas con una disminución de la expresión génica y ambas son importantes para mantener la inactivación de X.

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Mecanismos moleculares en el control de la expresión génica

Molecular Mechanisms in the Control of Gene Expression documenta las actas de la conferencia ICN-UCLA sobre Mecanismos Moleculares en el Control de la Expresión Génica, organizada a través del Molecular Biology Institute of UCLA, celebrada en Keystone, Colorado, del 21 al 26 de marzo de 1976. La conferencia se centró en tres temas: la acción de represores sobre secuencias de nucleótidos específicas en el ADN, cómo el ADN y las histonas se entrelazan en cromosomas eucarióticos y en el desarrollo de nuevas técnicas que parecen extraer genes de genomas complejos. El volumen contiene 65 capítulos organizados en nueve partes. Los artículos de la Parte I examinan la organización de los cromosomas procarióticos y eucarióticos. La Parte II presenta estudios sobre la interacción de ARN polimerasa y moléculas reguladoras con sitios de ADN definidos. Las partes III y IV se centran en las ARN polimerasas de eucariotas y la regulación de la transcripción en sistemas eucariotas, respectivamente. La Parte V contiene artículos relacionados con las secuencias, la transcripción y el procesamiento de ácidos nucleicos. La Parte VI cubre los aspectos celulares en el estudio de la expresión génica. La parte VII se ocupa de la clonación, mientras que la parte VIII se dedica al análisis genético mediante el mapeo de restricción y la clonación molecular. Finalmente, la Parte IX resume el progreso reciente informado en la conferencia y también indica algunas de las limitaciones que se pueden imponer a la interpretación de los datos.

Molecular Mechanisms in the Control of Gene Expression documenta las actas de la conferencia ICN-UCLA sobre Mecanismos Moleculares en el Control de la Expresión Génica, organizada a través del Molecular Biology Institute of UCLA, celebrada en Keystone, Colorado, del 21 al 26 de marzo de 1976. La conferencia se centró en tres temas: la acción de represores en secuencias de nucleótidos específicas en el ADN, cómo el ADN y las histonas se entrelazan en cromosomas eucarióticos y en el desarrollo de nuevas técnicas que parecen extraer genes de genomas complejos. El volumen contiene 65 capítulos organizados en nueve partes. Los artículos de la Parte I examinan la organización de los cromosomas procariotas y eucariotas. La Parte II presenta estudios sobre la interacción de ARN polimerasa y moléculas reguladoras con sitios de ADN definidos. Las partes III y IV se centran en las ARN polimerasas de eucariotas y la regulación de la transcripción en sistemas eucariotas, respectivamente. La Parte V contiene artículos relacionados con las secuencias, la transcripción y el procesamiento de ácidos nucleicos. La Parte VI cubre los aspectos celulares en el estudio de la expresión génica. La parte VII se ocupa de la clonación, mientras que la parte VIII se dedica al análisis genético mediante el mapeo de restricción y la clonación molecular. Finalmente, la Parte IX resume el progreso reciente informado en la conferencia y también indica algunas de las limitaciones que se pueden imponer a la interpretación de los datos.


Bioquímica médica

Completamente actualizado y en un nuevo formato de dos colores, este texto muy respetado presenta los fundamentos de la bioquímica y temas relacionados a los estudiantes que siguen un curso de uno o dos semestres en bioquímica o programas médicos de pre-medicina. La segunda edición es igualmente aplicable a otros campos relacionados con la salud como la química clínica, la tecnología médica o la farmacología. Medical Biochemistry, cuarta edición, se centra en los fundamentos y aplicaciones clínicamente relevantes de la bioquímica y patología humanas normales. Abundantemente ilustrado con láminas de cuatro colores. Los capítulos revisados ​​sobre biología molecular reflejan las últimas investigaciones en el campo Dos colores con cuatro placas de color Los apéndices de calidad de referencia incluyen información práctica sobre los parámetros de laboratorio clínico utilizados para diagnosticar una variedad de enfermedades

Agua, ácidos, bases y tampones. -- Aminoácidos. - Aislamiento de proteínas y determinación de la secuencia de aminoácidos. - Estructura tridimensional de proteínas. - Termodinámica, Cinética Química y Metabolismo Energético. - Enzimas I: propiedades generales, cinética e inhibición. - Enzimas II: Regulación. - Enzimas III: Aplicaciones clínicas. - Carbohidratos simples. - Heteropolisacáridos I: Glicoproteínas y Glicolípidos. - Heteropolisacáridos II: Proteoglicanos y Peptidoglicanos. - Digestión y absorción gastrointestinal. - Metabolismo de carbohidratos I: Ciclo de glucólisis y TCA. - Transporte de electrones y fosforilación oxidativa. - Metabolismo de carbohidratos II: gluconeogénesis, síntesis y degradación de glucógeno y vías alternativas. - Metabolismo de carbohidratos III: Glicoproteínas, Glicolípidos, Proteoglicanos y Peptidoglicanos. - Proteínas y metabolismo de aminoácidos. - Lípidos I: Ácidos Grasos y Eicosanoides. - Lípidos II: Fosfolípidos, Glicoesfingolípidos y Colesterol. - Lípidos III: Lipoproteínas plasmáticas. - Sistemas contráctiles musculares y no musculares. - Homeostasis metabólica. - Biología Molecular I: Estructura y Propiedades Ácidos Nucleicos-ADN. - Biología Molecular II: Replicación, Reparación y Mutagénesis del ADN. - Biología Molecular III: Síntesis de ARN y Proteínas. - Biología Molecular IV: Regulación de la Expresión Genética. - Metabolismo de nucleótidos. - Hemoglobina. - Metabolismo del hemo. - Metabolismo endocrino I: Introducción. - Metabolismo endocrino II: Hipotálamo y Pituitaria. - Metabolismo endocrino III: Glándulas suprarrenales. - Metabolismo endocrino IV: Glándula tiroides. - Metabolismo endocrino V: aparato reproductor. - Inmunología molecular. - Coagulación sanguínea y fibrinólisis. - Metabolismo mineral. - Metabolismo de las vitaminas. - Equilibrio de agua, electrolitos y ácido-base

Incluye referencias bibliográficas e indice

Ch. 1. Agua, ácidos, bases y tampones - Cap. 2. Aminoácidos - Cap. 3. Aislamiento de proteínas y determinación de la secuencia de aminoácidos - Cap. 4. Estructura tridimensional de proteínas - Cap. 5. Termodinámica, cinética química y metabolismo energético - Cap. 6. Enzimas I: propiedades generales, cinética e inhibición - Cap. 7. Enzimas II: regulación - Cap. 8. Enzimas III: aplicaciones clínicas - Cap. 9. Carbohidratos simples - Cap. 10. Heteropolisacáridos I: glicoproteínas y glicolípidos - Cap. 11. Heteropolisacáridos II: proteoglicanos y peptidoglicanos - Ch. 12. Digestión y absorción gastrointestinal - Cap. 13. Metabolismo de carbohidratos I: glucólisis y ciclo de TCA - Cap. 14. Transporte de electrones y fosforilación oxidativa - Cap. 15. Metabolismo de carbohidratos II: gluconeogénesis, síntesis y degradación de glucógeno y vías alternativas - Cap. 16. Metabolismo de carbohidratos III: glicoproteínas, glicolípidos, anclajes de GPI, proteoglicanos y peptidoglicanos - Ch. 17. Metabolismo de proteínas y aminoácidos - 18. Lípidos I: ácidos grasos y eicosanoides - Cap. 19. Lípidos II: fosfolípidos, glucoesfingolípidos y colesterol.

Ch. 20. Lípidos III: lipoproteínas plasmáticas - Cap. 21. Sistemas contráctiles musculares y no musculares - Cap. 22. Homeostasis metabólica - Cap. 23.Estructura del ácido nucleico y propiedades del ADN - Cap. 24. Replicación, reparación y mutagénesis del ADN - Cap. 25. Síntesis de ARN y proteínas - Cap. 26. Regulación de la expresión génica - Cap. 27. Metabolismo de nucleótidos - Cap. 28. Hemoglobina - Cap. 29. Metabolismo del hierro y el hemo - Cap. 30. Metabolismo endocrino I: introducción - Cap. 31. Metabolismo endocrino II: hipotálamo e hipófisis - Cap. 32. Metabolismo endocrino III: Glándulas suprarrenales - Cap. 33. Metabolismo endocrino IV: glándula tiroides - Cap. 34. Metabolismo endocrino V: sistema reproductivo - Cap. 35. Inmunología molecular - Cap. 36. Bioquímica de la hemostasia - Cap. 37. Metabolismo mineral - Cap. 38. Metabolismo de las vitaminas - Cap. 39. Agua, electrolitos y equilibrio ácido-base


Ver el vídeo: Gene Regulation and the Order of the Operon (Mayo 2022).