La regulación de la expresión génica en eucariotas ocurre a varios niveles: a nivel de la cromatina, nivel transcripcional, postranscripcional, traduccional y postraduccional. A nivel transcripcional, la expresión está controlada por la interacción de la ARN polimerasa con el promotor del gen, y esta regulación se subdivide en control en cis y en trans, donde proteínas reguladoras se unen a elementos en el ADN para activar o reprimir la transcripción.

1. República Bolivariana de Venezuela
Universidad Pedagógica Experimental Libertador
Instituto Pedagógico de Maturín Prof. Antonio Lira Alcalá
Cátedra: Genética
Profesor: Bachilleres:
Jesús Lunar Cleidys Ordaz
Francys Bruces
Rosangelys Mundaraín
María Guzmán
Manuel Figueroa
Maturín, Julio del 2015.

2. CLEIDYS ORDAZ

3. REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GENÉTICA

4. Las diferentes posibilidades de regulación de la expresión
génica en organismos eucariotas son:
I. Nivel de cromatina
II. Nivel transcripcional
III. Nivel postranscripcional
IV. Nivel traduccional
V. Nivel postraduccional
NIVELES DE LA EXPRESIÓN GÉNICA EN EUCARIONTES

5. Existen cuatro subniveles de regulación al nivel de la cromatina:
1. Condensación de la cromatina: sitios sensibles e hipersensibles a
la DNasa I
2. Zonas superenrolladas
3. Metilación de las citosinas
4. Reordenamiento del genoma
REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GÉNICA A
NIVEL DE LA CROMATINA

6.  CONDENSACIÓN DE LA CROMATINA: SITIOS
SENSIBLES E HIPERSENSIBLES A LA DNASA I
La cromatina está constituida por el DNA enrollado alrededor de una serie
de nucleosomas, empaquetada más relajada en las regiones que
contienen genes activos. Además de los cambios generales que ocurren
en las regiones activas o potencialmente activas, ocurren cambios
estructurales en sitios específicos asociados con la iniciación de la
transcripción o con determinadas características estructurales del DNA.
Estos cambios se detectaron por primera vez gracias a los efectos de la
digestión con concentraciones muy débiles de la enzima DNAsa I.

7.  ZONAS SUPERENROLLADAS
El superenrollamiento negativo del DNA hace que las bases estén
más accesibles a las proteínas. Algunos resultados experimentales
demuestran que la variación del grado de torsión del DNA se utiliza como
medio para modificar el acceso de las proteínas al promotor, lo mismo en
eucariontes que en procariontes, regulando así la expresión de los genes
correspondientes. Las mutaciones en los genes de las topoisomerasas, que
son las enzimas que crean o eliminan los supergiros, disminuyen su actividad
y también disminuyen importantemente la transcripción de numerosos genes.
Este efecto también se obtiene por los inhibidores de las topoisomerasas. Sin
embargo, este resultado no es general, y sólo algunos genes están afectados.
Las topoisomerasas implicadas en esta regulación parecen fijarse a
determinadas secuencias específicas del DNA situadas antes de los
promotores.

8. LA EXPRESIÓN GÉNICA ESTÁ ASOCIADA A LA
NO-METILACIÓN
La metilación del DNA tiene lugar en sitios específicos. En
eucariontes, su función primordial conocida está asociada al control
de la transcripción. Entre el 2 y el 7% de las citosinas en el DNA de las
células animales está metilado. La mayoría de los grupos metilo se
encuentran en los "dupletes" CG, y, de hecho, la mayoría de las
secuencias CG están metiladas. Generalmente, los residuos C en
ambas cadenas de este tipo de secuencia palindrómica están
metiladas. Cuando un duplete está metilado en una sola de las dos
cadenas, se dice que está hemimetilado.

9.  REORDENAMIENTO DEL GENOMA
Entre los genes cuya expresión está condicionada por un
reordenamiento genómico figuran los genes de determinados
antígenos de superficie en el tripanosoma, los genes de las
proteínas del sistema inmune y los genes que intervienen en la
esporulación de la levadura (mating-type o fenotipo sexual).

10.  REGULACIÓN A NIVEL TRANSCRIPCIONAL
La transcripción de un gen en estado activo está controlada en la
iniciación por la interacción de la RNA polimerasa con su promotor.
En la mayoría de los genes, éste es el punto de control más
importante. Probablemente sea el nivel más común de regulación.

11.  REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GÉNICA A NIVEL
POSTRANSCRIPCIONAL
A nivel postranscripcional, la regulación de la expresión de los genes
eucariotas se subdivide en:
1. Splicing diferencial
2. Diferentes sitios de poliadenilación
3. Estabilidad de los mRNA
4. Almacenamiento de los mRNA

12.  SPLICING DIFERENCIAL
La mayoría de los genes interrumpidos se transcriben en un RNA
que da lugar a un solo tipo de mRNA maduro: en estos casos, no
hay variación al asignar los exones y los intrones. Pero los RNAs de
algunos genes tienen patrones de splicing diferencial, cuando un
solo gen da lugar a más de una secuencia de mRNA.

13.  ELECCIÓN DEL SITIO DE POLIADENILACIÓN
Es otra posibilidad de obtener varios tipos de mRNAs a partir de un
mismo transcrito primario reside en la variabilidad de elección del sitio
de poliadenilación. Los cambios del sitio de poliadenilación y adición
de la cola poli A pueden modificar el extremo carboxi-terminal de la
proteína

14.  ESTABILIDAD DE LOS mRNAs
La modificación de la duración de la vida de los mensajeros es un
factor importante en la regulación de la expresión de algunos genes.
La estabilización de los mRNAs de oncogenes como c-myc y c-fos
conlleva a un aumento de la concentración celular de las proteínas
correspondientes que pudiera ser en este caso, al menos, la causa de
una proliferación celular descontrolada.

15.  EL ALMACENAMIENTO DE LOS mRNA
Numerosos genes son transcritos y jamás aparecen sus
productos de traducción. La complejidad de los RNA nucleares es
alrededor de 20 veces mayor que las de los mensajeros
citosólicos. Aproximadamente la cuarta parte de los mensajeros
que poseen el Cap 5' no están poliadenilados, aún cuando
normalmente deberían estarlo.

16.  REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GÉNICA A NIVEL
TRADUCCIONAL
Este nivel de regulación es el menos conocido de todos. Parece ser
que los mecanismos que lo rigen juegan un papel importante en el
almacenamiento recién estudiado, ya que la traducción depende de la
liberación de los mRNAs, aún cuando el almacenamiento sea breve.
Tampoco todos los mRNAs que llegan al citoplasma se traducen en
proteínas.

17. CONTROL DE LA SÍNTESIS DE LA FERRITINA
Cuando los hepatocitos se incuban en presencia de Fe, la traducción
del mensajero de la ferritina aumenta rápidamente, mientras que el
mensajero del receptor de la transferrina no se traduce, y de hecho,
se destruye. La ferritina permite el almacenamiento del hierro en la
célula, mientras que el receptor de la transferrina permite la entrada
de hierro a la célula.

18.  REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GÉNICA A NIVEL
POSTRADUCCIONAL
Las proteínas recién sintetizadas pueden sufrir modificaciones
postraduccionales que son, a su vez, una manera de controlar la
expresión de los genes en eucariontes. Esta regulación puede ser
cuantitativa o cualitativa. Se trata de glicosilaciones, fosforilaciones,
acetilaciones, ribosilaciones, etc. Se puede dar el caso de
poliproteínas que sufren cortes, mecanismo que es común en la
síntesis de hormonas peptídicas como la insulina.

20. La transcripción de un gen en estado
activo, esta controlada en la iniciación por
la interacción de la RNA polimerasa con su
promotor.
REGULACIÓN A NIVEL TRANSCRIPCIONAL

21. LA REGULACION DE LA EXPRESION DE GENES A
NIVEL TRANSCRIPCIONAL, SE SUBDIVIDE EN:
Control en Cis Control en Trans

22. Control en CIS
Para obtener un máximo nivel de transcripción, la polimerasa de
RNA II, requiere la cooperación de múltiples elementos reguladores
en Cis.
Se pueden diferenciar tres clases de elementos en función de su
posición relativa:
 Promotor mínimo: es la región comprendida entre el sitio de inicio
de la transcripción y la secuencia TATA, que se encuentra
aproximadamente a 30pb (pares de bases) del sitio de iniciación
del mRNA.
 Elementos proximales: Normalmente existen dos o mas
elementos próximos al promotor situados a unos 100 -200pb
(pares de base) aguas arriba del sitio de inicio del mRNA.

23.  Elementos que actúan independientemente de la distancia:
• Intensificadores (enhancers): son secuencias de acción cis que
aumenta mucho las tasas de transcripción de promotores que se
encuentran en la misma molécula. Activando la transcripción, es
decir regulándola positivamente.
• Silenciadores: son secuencias de acción cis, a las cuales se unen
represores, inhibiendo a los activadores y reduciendo el nivel de
transcripción.
 Son capaces de actuar a distancia (>50kb o mas)
 Pueden colocarse aguas arriba o abajo del
promotor al que controlan.
 Poseen estructura compleja.

24. Los elementos distales
pueden estar separados
del promotor por varios
miles de pb.
Elementos distales (potenciales y silenciadores).
Próximos entre si pero alejados del origen; regulan
la eficacia del inicio de la transcripción, se
distribuyen en un margen de unos 100 pb.

26. Control en Trans.
o Se han identificado en eucariotas muchas proteínas reguladoras
que actúan en trans.
o Las proteinas reguladoras que se fijan al DNA son capaces de
fijarse tanto a los intensificadores como a las elementos
anteriores.
De esta manera, se sabe que cada una de esas proteínas contiene al
menos dos dominios:
 Dominio de fijación al DNA: permite a la proteína reconocer sus
genes ¨diana¨ y presenta (diferentes clases).
• Motivo Hélice-giro-helice.
• Motivo dedos de Zn.
• Motivo Zipper de leucina.
• Motivo Hélice-asa-helice.
 Dominio de acción sobre la transcripción: provoca los efectos
positivos o negativos de la proteína sobre la transcripción.

27. DOMINIO DE FIJACIÓN AL DNA
• Motivo Hélice-giro-helice.
Dos hélices α de la proteína represora interaccionan con dos surcos
mayores consecutivos en el DNA del operador. Las hélices están
conectadas por un giro en la estructura secundaria de la proteína.

28. • Motivo Dedos de Zn
Dos tipos de proteínas de unión al DNA tienen este tipo de
estructura: las clásicas proteínas ¨Dedos Zinc¨ receptores de
esteroides y una ¨proteína dactilar¨ típica de una serie de dedos de
Zinc.
Los Dedos de zinc representan un motivo común en las proteínas de
unión al DNA. En la cual una átomo de zinc se conjuga con cuatro
aminoacidos de una pequeña parte de una cadena polipeptidica [dos
cisteinas (C) y dos Histidinas (H)].

29. • Motivo zipper de leucina
Es un tramo de aminoácidos ricos en residuos de leucina que
proporciona un motivo de dimerización (esquema). La formación de
dímeros emergió como principio común en la acción de las proteínas
que reconocen secuencias especificas del DNA, y en el caso del
zipper de leucina .
Una α-hélice anfipática tiene una estructura en la cual los grupos
hidrófobos (incluyendo la leucina) están en una cara, mientras que
los grupos cargados están en la otra.

30. • Motivo hélice-asa-helice
Dos características comunes de las proteínas de unión al DNA son la
presencia de regiones helicoidales que se unen al DNA, y la
posibilidad que tiene la proteína de dimerizar. Ambas características
están representadas en el grupo de proteínas hélice-asa-hélice que
comparte un tipo común de motivo en su secuencia: un tramo de 40-
50 aminoácidos que contiene dos α-hélices anfipáticas separadas
por una región de unión (el asa) de longitud variable.

31. DOMINIO DE ACTIVACIÓN DE LA TRANSCRIPCIÓN
Al igual que en el caso de los dominios de fijación al DNA, el
número de motivos de activación de la transcripción es limitado y
algunos factores pueden presentar varios de ellos. De forma
esquemática presentamos los tres motivos principales que se han
caracterizado:
 Dominio rico en aminoácidos cuyo modelo es el factor GAL4 de
la levadura.
 Dominio rico en glutaminas (25%) cuyo modelo es el factor de
transcripción SP1.
 Dominio rico en prolinas (20-30%) cuyo modelo es el factor de
fijación a la Caja CAAT, CTF/NF1.

32. LAS HORMONAS ESTEROIDES
Se sintetizan en respuesta a una variedad de actividades
neuroendocrinas, y ejercen sus principales efectos sobre el
crecimiento, el desarrollo del tejido y la homeostasis corporal en el
mundo animal. Las diversas acciones de regulación del desarrollo y
función corporal se pueden explicar en términos de vías de
regulación de la expresión génica.

34. CROMOSOMA POLITÉNICO
Son cromosomas interfásicos
poco comunes que se encuentra
en las células de intestino,
órganos excretores o en las
glándulas sebáceas de algunos
insectos (Clark y Wall 1996)

37. Cromosomas de Drosophila, coloreados con Giemsa
CROMOSOMAS DE DROSOPHILA