martes, 29 de mayo de 2012

CONCLUSION
En esta unidad numero 8 llamada,  regulación de la expresión genética. Se pude decir que si se cumplieron con los objetivos ya planteados al inicio. Aprendimos que los procesos que pueden afectar la acción de gen a nivel de transcripción. También aprendimos varios términos tales como un promotor, un operon etc.

Bibliografía

8.3 Regulación de la transcripción en organismos eucarióticos.

Señales que modifican la transcripción

Los tipos de señales que pueden alterar la transcripción de un gen puede ser:
Señales hormonales que interaccionan con un receptor de la membrana. En la mayoría de los casos, la señal externa provoca la aparición del segundo mensajero intracelular. La cascada de transducción de señal subsiguiente produce un regulador de transcripción específico.
En el caso de las hormonas esteroideas, el receptor está dentro de la célula y es el conjunto hormona-receptor el que actúa de regulador.


Proteínas que modulan la transcripción
En eucariotas, pueden actuar como reguladores tanto moléculas de RNA como proteínas. Entre las proteínas, las hay que forman parte de la holoenzima polimerasa (los factores de transcripción), otras intervienen en la remodelación de la cromatina y un tercer grupo se une al DNA para regular la transcripción, que es el que nos ocupa.

1.- Activadores transcripcionales
Los activadores son la proteínas que se van a unir a los elementos distales (SDE y potenciadores) para activar la transcripción. Son específicos de unos pocos promotores —por lo que no estarán en todos los tipos celulares—, reconocen entre 6 y 14 pb en el promotor y suelen tener dos dominios estructurales:
  • El dominio de unión a DNA (DNA binding domain) , que consta de 60 a 100 aminoácidos consecutivos.
  • El dominio de activación de la transcripción que consta de 30 a 100 aminoácidos que no tienen por qué ser consecutivos.

Potenciadores

La mayoría de los ejemplos anteriores son reguladores del tipo SDE (secuencias distales específicas). Pero la fuente de regulación más potente es al de los elementos distales: los potenciadores (enhancers o intensificadores). Su función es la de amplificar la transcripción del promtor incluso más de 1000 veces.
8.4.2 Operon de Triptofano (control negativo).
Operón Triptofano:

A diferencia del Operón Lac, el Operón Triptofano regula la transcripción de las
enzimas que intervienen en una vía anabólica. Las cinco enzimas que regula este
Operón pertenecen a la vía anabólica del aminoácido Triptofano.

Es más que innecesaria la síntesis de un aminoácido, por parte de la célula, cuando la misma contiene cantidades suficientes de él. Cuando la concentración de Triptofano es la adecuada el represor inactivo, codificado por el gen regulador, se une a otra molécula que le confiere la capacidad para acoplarse al operador. Al estar el operador ocupado, la ARN polimerasa no podrá formar el Complejo Promotor Abierto, por lo tanto, la síntesis de las enzimas intervinientes en la vía anabólica del Triptofano no son producidas. El co-represor, molécula que confiere la activación del represor, es nada más ni nada menos que el Triptofano. Es sumamente lógico que lo sea, ya que cuando hay una alta concentración de Triptofano, no es necesario gastar energía en sintetizarlo. Si la concentración de mencionado aminoácido es baja, el represor no podrá unirse al co-represor, por tal motivo el represor no adquirirá la capacidad de unirse al operador.
Al encontrarse el operador libre, la ARN polimerasa podrá iniciar la transcripción de los genes estructurales, obteniéndose las enzimas necesarias para poder sintetizar este aminoácido esencial.

Diferencias entre el Operón Lac y el Operón Try:

_ El Operón Lac interviene en la regulación de la transcripción de enzimas
Pertenecientes a la vía catabólica de la Lactosa, mientras que el Operón Try Interviene en la regulación de la transcripción de enzimas pertenecientes a la vía anabólica del Triptófano.
_ La Lactosa actúa induciendo la transcripción de los genes estructurales, mientras que el Triptofano actúa como Co- represor, inhibiendo la transcripción de los genes estructurales.
_ Cuando hay alta concentración de Lactosa, los genes estructurales se transcriben, en el caso de la alta concentración del Triptofano, los genes estructurales No se transcriben.


Operón Lac. A) cuando la concentración de glucosa en la célula es alta, los genes estructurales no son transcriptos. El represor se une al operador bloqueando la transcripción. B) Cuando la concentración de glucosa es baja y la de lactosa alta, esta última actúa bloqueando la unión del represor al operador. La transcripción se lleva a cabo.

Operón Try. A- Cuando la concentración de Try es alta este, en función de Co-Represor, impide la unión de la ARNp al operador reprimiendo su síntesis. B- Cuando la concentración del mencionado aminoácido baja, el represor queda libre, impidiendo su unión al operador y generándose la síntesis de las Enzimas necesarias para la producción de Triptofano.

8.4.1 Operon de Lactosa (Control positivo).
Modelo de operon
Jacob, Monod y colaboradores analizaron el sistema de la lactosa en E. coli, de manera que los resultados de sus estudios permitieron establecer el modelo genético del Operón que permite comprender como tiene lugar la regulación de la expresión génica en bacterias. Jacob y Monod recibieron en 1965 el Premio Nobel pos estas investigaciones.
Operón es grupo de genes estructurales cuya expresión está regulada por  elementos de control o genes (promotor y operador) y genes reguladores.

El promotor es la parte del ADN en donde se pega la ARN polimerasa antes de abrir el segmento de ADN a ser transcripto
Un segmento del ADN que codifica para un polipéptido específico se conoce como un gen estructural.
Un operón consiste en:  
Un operador: controla el acceso de la ARN polimerasa al promotor
Un promotor: donde la ARN polimerasa reconoce el sitio de inicio de la transcripción
 Un gen regulador: controla el tiempo y velocidad de transcripción de otros genes
 Un gen estructural: codifican las enzimas relacionadas o las proteínas estructurales
El gen regulador codifica para una proteína que se pega al operador, obstruyendo al promotor (y por lo tanto a la transcripción), del gen estructural.
Cuando se remueve la proteína represora, puede producirse la transcripción.
El operador y el  promotor son sitios de unión sobre el ADN y no se transcriben.


    OPERÓN LACTOSA: CONTROL POSITIVO


8.2 Regulación de la transcripción en organismos procarióticos.




Los operones bacterianos se pueden dividir en dos grandes tipos:
Ø  operones de expresión constitutiva (es decir, aquellos que se transcriben permanentemente, independientemente de las condiciones ambientales). Por ejemplo, operones para las ADN- y ARN-polimerasas;
Ø  operones cuya expresión está regulada en función de las condiciones ambientales. se distinguen :
l  operones de expresión inducible y
l  operones de expresión reprimible

8.1 Niveles de regulación de la expresión genética.

Ø  Transcripción (síntesis de ARNs a partir de ADN)
Ø  Maduración (modificación de los ARNs sintetizados, no es común en procariotas)
Ø  Traducción (síntesis de proteínas)

En las bacterias se han reconocido regiones en el ADN que regulan la expresión de los genes.
Estas regiones se denominan OPERONES
Un operón está constituido por 2 tipos de genes:
Los genes reguladores  y Genes estructurales.



La genómica parece indicar que
  • el número de genes no varía mucho entre las especies: los vertebrados tienen como mucho el doble de genes que los invertebrados;
  • el número de genes no sirve para explicar la diversidad evoultiva por mutación o duplicación génica;
  • la variabilidad de los genes se debe a la duplicación de genes en vez de la creación de genes nuevos.
  • la complejidad evolutiva se correlaciona con el aumento de genes reguladores: en las levaduras hay un gen regulador por cada 20 funcionales, pero en humanos hay más de 3 000 reguladores para unos 30 000 genes.
 Son muchos los puntos en los que se puede controlar la expresión génica de eucariotas:
·         Control pretranscripcional:
·         determina la accesibilidad de la comatina a la maquinaria de transcripción. Lo afectan el superenrollamiento y la metilación. También se conoce como regulación epigenética ya que no depende de la secuencia sino de la conformación del DNA.
·         Control transcripcional:
·         determina la frecuencia y/o velocidad de inicio de transcripción mediante la accesibilidad de los sitios de inicio, la disponibilidad de los factores de transcripción y la eficacia de los promotores. La elongación a penas se ve afectada más que por la acción de algunos oncogenes que la hacen abortar prematuramente.
·         Control postranscripcional:
·         es el que se ejerce una vez que el transcrito ha terminado de sintetizarse. Puede ser de varios tipos:
·         • Control de la maduración: Según se pueda realizar elayustamiento del RNA, se conseguirán distintas cantidades del producto génico.
• Control del transporte: la mayoría de los RNA tienen que salir al citoplasma para ejercer su función. Para ello han de atravesar los poros de la membrana nuclear, donde se puede seleccionar los RNA que serán transportados y los que no.
Control de la estabilidad: la vida media del RNA se puede regular mediante la expresión de las RNasas o de proteínas estabilizadoras del mRNA en el citoplasma.
Control traduccional: esta regulación se ejerce sobre la frecuencia con que se comienzan a traducir los mRNA. También puede afectar la frecuencia con la que las proteínas maduran y la disponibilidad de efectores enzimáticos, pero eso se verá en otro tema.








INTRODUCCION



Los genes deben ser regulados ya que no es necesario que se expresen (Transcriban y Traduzcan) todo el tiempo sino cuando es necesario.
Todas las células contienen la misma información genética, pero cada célula en un organismo superior, realiza funciones diferentes, es decir expresa genes diferentes, por ejemplo las células del páncreas producen insulina, pero no hormona del crecimiento, la cual se produce en la pituitaria, a pesar de que ambos tipos de células contienen la misma información genética.
Ø  Permite a las células adaptarse a cambios en su ambiente (disponibilidad de nutrientes)
Ø  Permite que los múltiples tipos celulares realicen diferentes actividades
Ø  Dirigen el desarrollo y la diferenciación celular.

OBJETIVOS
Integrará los conocimientos anteriores con los mecanismos de regulación genética para entender a nivel molecular los procesos metabólicos.


METODOLOGIA
En esta unidad  y en todas las anteriores para poder aprobarla es conveniente llevar en orden los trabajos, los apuntes de clase se vayan realizando conforme vayan avanzando las clases.  Subir todo lo relacionado a la unidad.

PORTADA


miércoles, 16 de mayo de 2012

CONCLUSIÓN




En la  unidad VII, pudo decir que si se cumplió con los objetivos planteados ya que por medio de las clases vimos los temas sobre la unidad ya mencionada sobre la traducción del ARN mensajero. En esta unidad se hablo acerca de los tipos de ARN que existen y para que se utilizan  cada uno de ellos como también se vio la estructura de un ribosoma y lo más importante que  logre entender las diferencias que tienen la síntesis de proteínas  en procariontes y eucariontes. En el  tema de  las etapas de la traducción se dice que en las procariotas y eucariotas  tienen las mismas etapas de la traducción acepto que a diferencia de las  eucariotas  se desarrollan de diferente forma. También vimos el código genético las características que tiene, algunas de las características son que el código genético es universal y que todos los seres vivos lo emplean, otra de las características es que es degenerado pues su número de tripletes es de 64.

BIBLIOGRAFÍA




http://payala.mayo.uson.mx/QOnline/sintesisproteinas.html

7.4.1 Modificación de proteínas pos traducción



Conjunto de procesos que modifican las proteínas una vez ha terminado su síntesis, con el objetivo de contribuir a su correcto plegamiento, a su activación o a la regulación de su actividad o situación en el interior de la célula. Se han descrito más de 100 modificaciones post - traduccionales.

Las modificaciones post – traduccionales no son meras decoraciones de los aminoácidos sino que determinan: actividad de la proteína, localización, recambio o degradación e interacciones con otras proteínas

La actividad de las proteínas no está únicamente controlada por la velocidad de síntesis y degradación sino que también por procesos específicos y selectivos de modificación covalente o modificación post-traduccional que modula interacciones moleculares, localización de proteínas y estabilidad.

Todos estos puden ocurrir secuencialmente, pero habitualmente son simultáneos. 

-Plegamiento

Todavía no se sabe con certeza cómo la información de una secuencia primaria de aminoácidos guía su estructura tridimensional. El plegamiento comienza en cuanto se sintetizan más de 30 aa —son los que el ribosoma protege—. Por ejemplo, la ß-galactosidasa comienza a formar los tetrámeros antes de terminar cada monómero.

La importancia del plegamiento se refleja en que algunas enfermedades tienen su base molecular en proteínas mal plegadas:

  1. La enfermedad de Alzheimer se origina en la acumulación de la proteína ß-amiloide mal plegada
  2. La enfermedad de las vacas locas, scrapie en ovejas o enfermedad de Creutzfeld-Jacob se debe a la acumulación de la proteína priónica PrP plegada incorrectamente que además cataliza la conversión de las PrP bien plegada en una PrP mal plegada.

Principios del plegamiento

La secuencia de mecanismos que intervienen en el plegamiento de las proteínas ha sido descubierta gracias a experimentos clásicos de desnaturalización y renaturalización de proteínas pequeñas, la aplicación de métodos biofísicos de análisis, y la construcción de mutantes específicos. Las etapas iníciales de los plegamientos son:

  • La formación de las estructuras secundarias. Con ello se disminuye la entropía (ΔS), por lo que es necesario que la entalpía (ΔH) sea muy negativa para que la energía libre final (ΔG) sea negativa y permita que se formen.
  • Eliminación de las interacciones de los residuos hidrófobos con el disolvente acuoso. De esta forma se establece la estructura terciaria. La entalpía del acercamiento de los átomos hidrófobos en el interior esta contrapesado con la ruptura de las interacciones favorables con el disolvente. Sin embargo se gana entropía puesto que se estabilizan las interacciones hidrófobas, se elimina disolvente del interior y se ordena éste en el exterior. En esta etapa es donde la proteína puede caer en un mínimo energético alternativo.

Aún es muy difícil prever la estructura final de un péptido partiendo sólo de la secuencia, a pesar de que es la secuencia primaria la que contiene toda la información necesaria para organizar la estructura final. En los estudios de laboratorio tratando de emular el plegamiento de proteínas, se observa que pasan a través de estados globulares intermedios conocidos como glóbulos fundidos (molten globule): estructuras compactas pero más abiertas y flexibles que la conformación nativa. La estructura secundaria de un glóbulo fundido es más o menos similar a la original pero falta la estructura terciaria definida ya que las interacciones entre las cadenas laterales de los aminoácidos no se han establecido.
  -Modificaciones covalentes

Pueden ocurrir una vez finalizada la síntesis del péptido, una vez liberado del ribosoma o, más frecuentemente, de forma simultánea a su síntesis. Son muchos los tipos de modificaciones que se pueden encontrar.

    - Aminoácidos modificables

Sin tener en cuenta modificaciones del tipo entrecruzamiento, la unión de fosfatidil-inositol, la formación de piroglutamato, la formación de diftamida, la formación de al-lisina o la formación de dionas, los aminoácidos que no se suelen modificar son Gly, Ala (aminoácidos pequeños), Leu, Ile, Val o Trp (aminoácidos hidrófobos).

   - Desformilación

La desformilasa procariótica elimina el formilo de la fMet en la primera posición de las proteínas al poco de aparecer el extremo N fuera del ribosoma.

    - Puentes disulfuro

Se trata de la formación de un enlace covalente entre dos Cys de la misma o distintas cadenas polipeptídicas. Se consigue mediante una reacción redox catalizada por la proteína-disulfuro-isomerasa en presencia de glutatión, que sufre el proceso inverso (ruptura de su doble enlace). Si se revierte esta modificación, la proteína se desnaturaliza.






7.4 Etapa de la síntesis de proteínas en organismos eucarioticos




El mecanismo de eucariotas es básicamente el mismo que el de procariotas, con la mayor parte de las diferencias acumuladas en la iniciación. Las principales son:

·         El ribosoma y sus subunidades son más grandes (40S + 60 S → 80S).

·         Los rRNA son mayores y hay más proteínas por subunidad ribosómica.

·         La subunidad mayor contiene los rRNA 28S y 5S, pero además una 5,8S adicional que no existe en los procariotas.

·         El ribosoma no tiene sitio E.

·         El mRNA es diferente y sus elementos distintivos son importantes.

·         Durante el viaje al citoplasma, el mRNA puede adquirir una estructura secundaria que el ribosoma tiene que eliminar antes de traducirlo.

·         El codón de iniciación es siempre AUG y no hay secuencias Shine-Dalgarno.

·         La Met iniciadora no está formilada.

·         El mRNA tiene que prepararse para interaccionar con el ribosoma.

·         Los factores de traducción son distintos (aunque muchos tienen funciones análogas) y se nombran comenzando por «e».

Inicio en los eucariotas


eIF-6 estabiliza la subunidad 60S del ribosoma. eIF-3, eIF-1 y eIF-1A se unen a la subunidad menor. Junto con el aa-tRNA unido a eIF-2, van a formar el complejo 43S. Como en procariotas, los aa-tRNA llegan acompañados de un factor (eIF-2) que se reciclará mediante el factor eIF-2B. Gracias a eIF-5B, el Met-tRNAi se coloca correctamente.

El mRNA es reconocido por eIF-4F a través de la caperuza. El complejo 43S se une al mRNA/eIF-4F y comienza a rastrear el mRNA desde su extremo 5’ en busca del AUG iniciador (normalmente el primero). Este rastreo es necesario para deshacer las estructuras secundarias que se han producido en el traslado del mRNA desde el núcleo hasta el citoplasma. Una vez que lo encuentra se forma el complejo de iniciación 48S. eIF-1 y eIF-1A estabilizan este complejo además de catalizar su disociación si este complejo fuera artefactual.

eIF-4G sirve de punto de anclaje de formación de todos los factores que componen eIF-4F, además de interaccionar con eIF-3 y PABP. eIF-4E reconoce la caperuza. eIF-4A tiene la misión es relajar los 15 primeros nucleótidos del mRNA, así como ayudar en la migración del ribosoma para buscar el AUG iniciador. En la migración le asiste eIF-4B. eIF-3 podría ser una especie de pinza que, mediante interacciones con eIF-1 y complementariedad con los rRNA, estabiliza el complejo 48S e interacciona con eIF-4G.

El mRNA no está unido linealmente al ribosoma, sino formando una estructura circular por la interacción de PABP con eIF-4G. Esta estructura permite una reiniciación de la traducción del mRNA muy eficiente, incluso reciclando el mismo ribosoma. De hecho, la eficiencia de la traducción está estrechamente ligada a la longitud del poli-A.

eIF-5 activa la actividad GTPasa de eIF-2 para indicar que el rastreo del AUG ha concluido y liberar todos los factores.

Cuando la subunidad mayor se une, se libera eIF-6 y se forma el complejo de iniciación 80S, con el Met-tRNAi en el sitio P. El Met-tRNAi, como en procariotas, no se usará luego en la elongación.

El Met-tRNAi que ha entrado con eIF-2, como en procariotas, no se usará luego en la elongación a pesar de llevar una Met sin formilar. El GTP unido a eIF-2 se hidroliza por la intervención de eIF-5, y es la señal que indica que se ha encontrado el AUG iniciador, provocando la liberación de todos los factores, incluido los propios eIF-2 y eIF-5. El factor eIF2 se reciclará mediante el factor eIF-2B con consumo de ATP y es un punto de regulación estrecha.

La subunidad mayor 50S unida a eIF-6 —que sirve para mantenerla separada de la subunidad 30S— se asocia a la menor, se desprende eIF-6 y se forma el complejo de iniciación 80S, con el Met-tRNAi en el sitio P.


Elongación en los eucariotas



Los factores de elongación que intervienen en eucariotas son análogos a los procariotas:

·      eEF-1α que es una proteína G, análogo a EF-Tu (EF-1A) [el que aporta los aminoacil-tRNA al ribosoma]. Reconoce cualquier tRNA menos el iniciador. Como no tiene afinidad por el ribosoma, se desprende de él cuando el aa-tRNA se fija al ribosoma con hidrólisis de GTP.

·      eEF-1βγ que es análogo a EF-Ts (EF-1B) [su función es reciclar y regenerar el eEF-1α],

·      eEF-2 es otra proteína G análoga a EF-G (EF-2) que interviene en la translocación del ribosoma.



Terminación en los eucariotas

eRF1 (con estructura que recuerda al tRNA) se une al ribosoma en el sitio A cuando aparece cualquier codón de terminación, alterando las propiedades hidrofóbicas del sitio peptidil-transferasa. También tiene el motivo GGQ que altera la actividad del sitio peptidil-transferasa para que ahora sea el agua quien actúe como agente nucleofílico. El tRNA está en el sitio P del ribosoma y el eRF1 en el sitio A. Para disociar este complejo y regerenar el ribosoma útil, entra en funcionamiento el factor eRF3 —otra proteína G que se parece a eEF-1α— que ha estado en todo momento físicamente asociado a eRF1 (por eso antes se creía que sólo había un factor, el eRF). eRF3 lleva una molécula de GTP que se hidroliza para permitir esta liberación.


7.3 Etapa de la síntesis de proteínas en organismos procarioticos



J. Shine y L. Dalgarno describieron la complementariedad entre el extremo 5' los mRNA y el rRNA 16S de la subunidad pequeña, para que el AUG se coloque en el sitio correcto. Estas secuencias se denominan «Shine-Dalgarno».
Las enzimas que unen los aminoácidos a sus tRNA son las aminoacíl-tRNA ligasas, una para cada aminoácido en bacterias, que reconoce los diferentes tRNA que usa el aminoácido. Las hay de dos tipos y su papel es esencial para la fidelidad de la síntesis proteica.
La traducción de un mensaje del mRNA puede dividirse en tres fases: iniciación, elongación y finalización, fases en las que se necesitan factores de traducción: factores de iniciación (IFs), factores de elongación (EFs) y factores de liberación (RFs).
Iniciación: La subunidad pequeña del ribosoma se une a la región líder del ARNm y el ARNm se desplaza hasta llegar al codón AUG, que codifica el principio de la proteína. Se les une entonces  el complejo formado por el ARNt-metionina (Met). La unión se produce entre el codón del ARNm y el anticodón del ARNt que transporta la metionina (Met).
Elongación I: A continuación se une la subunidad mayor a la menor completándose el ribosoma. El complejo ARNt-aminoácido, la glutamima (Gln) [ARNt-Gln] se sitúa enfrente del codón correspondiente (CAA). La región del ribosoma a la que se une el complejo ARNt-Gln se le llama región aminoacil (A).


Elongación II: Se forma el enlace peptídico entre el grupo carboxilo de la  metionina (Met) y el grupo amino del segundo aminoácido, la glutamina (Gln).


Elongación III: El ARNt del primer aminoácido, la metionina (Met) se libera.


Elongación IV: El ARNm se traslada, de tal manera que el complejo ARNt-Gln-Met queda en la región peptidil del ribosoma, quedando ahora la región aminoacil (A) libre para la entrada del complejo ARNt-aa3

Elongación V: Entrada en la posición correspondiente a la región aminoacil (A) del complejo ARNt-Cys, correspondiente al tercer aminoácido, la cisteína (Cys).

Elongación VI: Unión del péptido Met-Gln (Metionina-Glutamina)  a la cisteína (Cys).
Elongación VII: Se libera el ARNt correspondiente al segundo aminoácido, la glutamina (Glu).


Elongación VIII: El ARNm corre hacia la otra posición, quedando el complejo ARNt3-Cys-Glu-Met en la región peptidil del ribosoma.
Elongación IX: Entrada del complejo ARNt-Leu correspondiente al 4º aminoácido, la leucina.


Elongación XIII: Unión del péptido Met-Gln-Cys-Leu con el 5º aminoácido, la arginina (Arg). Liberación del ARNt de la leucina (Leu). El ARNm se desplaza a la 6ª posición, se trata del un codón de finalización o de stop.


Finalización I: Liberación del péptido o proteína. Las subunidades del ribosoma se disocian y se separan del ARNm.


Finalización II: Después unos minutos los ARNm son digeridos por las enzimas del hialoplasma.