Genes encendidos y genes apagados

Capítulo 3

Genes encendidos y genes apagados

Proteínas reguladoras

Como cada célula contiene toda la información para el desarrollo de un organismo completo, los genes deben apagarse y encenderse. Cada proteína es fabricada cuando un gen determinado está encendido. Cada tejido debe activar una sección de las instrucciones y mantener las otras inactivas.

Para encender un gen: primero la celular tiene que hacer una copia de las instrucciones para una determinada proteína. Luego esta copia de las instrucciones es enviada fuera del núcleo celular hasta los ribosomas, donde las instrucciones son leídas y la proteína especifica es construida. El proceso de copia de las instrucciones contenidas en un gen es la forma más usual de regular un gen. Si se produce la copia, la proteína es construida y entonces el gen está encendido.

Las proteínas reguladoras se encargan de regular la copia de la información contenida en un gen. Estas proteínas promueven (o impiden) el copiado de las instrucciones contenidas en cada gen; también determinan cuantas copias hacen y en qué momento se hacen las copias.

Es decir, cada gen contiene una introducción, en la cual se especifica que proteína reguladora será la responsable de copiar las instrucciones y enviarlas al citoplasma para que allí se ensamble una nueva proteína siguiendo esas instrucciones.

La introducción es una secuencia de ADN que es reconocida específicamente por la proteína reguladora. Cada gen puede ser copiado por una determina proteína reguladora.

La dieta de las bacterias

Aunque las bacterias sean solo una célula, pueden encender o apagar sus genes de acuerdo con las circunstancias que las rodean. Pueden adaptarse a distintas dietas. Para digerir distintas sustancias se requieren distintas proteínas. Los genes para fabricar esas proteínas solo son activados cuando la cosa que digieren está presente en el medio ambiente de la bacteria. Las bacterias responden al medio activando o reprimiendo genes específicos.

Los hacedores de músculo

Las bacterias pueden cambiar las proteínas que tienen en su interior respondiendo a las condiciones del medio, mientras que una célula muscular siempre es una célula muscular. Pero en ambos casos, hay genes encendidos y genes apagados.

Las células musculares aparecen por un proceso de diferenciación que tiene varias etapas:
MIOBLASTOS (células precursoras del musculo)              MIOCITOS (células musculares)                                                                  
   
                                                                                                           MIOTUBO (fibras musculares)
La proteína que activa todos los genes que están encendidos en el músculo debe estar presente en la etapa de mioblasto, y esta proteína reguladora debe estar ausente de los precursores de todas las demás células.[pic 1][pic 2][pic 3][pic 4]

Se identificaron varias proteínas que estaban presentes exclusivamente en mioblastos. Para averiguar si alguna de ellas es una proteína reguladora hay dos maneras:

• Introducir la proteína que se sospecha es reguladora, dentro de precursores de otras células (células que no se diferenciarán en músculo). Si la proteína de verdad puede activar los genes característicos del tejido muscular, entonces podrá activar esos mismos genes en cualquier otro tipo de célula y forzarlas a diferenciarse en músculo.
  Así fue posible identificar la proteína MyoD, la cual es reguladora maestra del músculo.
• Obtener de alguna forma un animal que carezca por completo de esta proteína. En tal animal, los genes típicos de músculo nunca podrán ser activados y el bicho carecerá de musculatura.

Genes regulados y genes reguladores

El rol de MyoD dentro de la célula es encender un conjunto de genes bajo su control. Estos genes son los que contienen las instrucciones para fabricar actina, miosina y otras proteínas musculares. Cada uno de estos genes tiene una introducción o secuencia regulatoria que es reconocida solo por MyoD. Como MyoD es una proteína, las instrucciones para fabricarla están también contenidas en un gen, el gen de MyoD.

Hay numerosos genes que dan instrucciones para fabricar proteínas; estas proteínas van y hacen lo que tienen que hacer (como construir y hacer funcionar un musculo). Estos genes reciben el nombre de genes estructurales (que codifican proteínas estructurales). Su acción está gobernada a su vez por un gen de jerarquía superior, llamado gen regulador maestro. Un gen regulador maestro contiene las instrucciones para fabricar una proteína reguladora. Lo que este gen hace es activar a todos los demás para que entren en acción.                                                                                                                                                

El gen myoD (a través de la proteína que codifica) es responsable de activar una serie de genes subalternos, que tienen las instrucciones necesarias para fabricar las proteínas típicas de las células musculares.[pic 5][pic 6][pic 7][pic 8][pic 9][pic 10][pic 11][pic 12][pic 13]

Reescribiendo el programa genético

Un gen regulador maestros al ser apagado, la cohorte de genes subalternos bajo su égida deberán apagarse también. Cómo se apaga un gen: destruir el gen en cuestión en el huevo. Quitar por completo una instrucción del manual de instrucciones es la manera más cruda de reprogramar el desarrollo, hay otras más sutiles.

Se observó que al borrar por completo la instrucción myoD del manual de instrucciones del ratón, estos se desarrollaron perfectamente pero sin una sola célula muscular. Nacieron vivos, pero murieron a poco del alumbramiento.

Si una celula contiene MyoD, la célula se diferenciará en músculo. Si la célula carece de la proteína MyoD, no se podrá diferenciar en músculo.

¿Quién regula el regulador?

Cuando en una célula se enciende el regulador maestro del musculo, la célula se vuelve muscular; cuando se enciende el regulador maestro del nervio, la célula se vuelve neurona…
Cada tipo celular ocupa un lugar preciso en la anatomía general de cada animal, con lo que cada regulador maestro debe ser encendido en el lugar apropiado. De alguna manera las células deben hacerse unas diferentes de otras a medida que avanzan las divisiones celulares. Si todas fueran iguales, se dividirían siempre en los mismos planos y harían las mismas cosas y asumirían las mismas formas.

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