Resumen seminario transcripción del ADN

1. Introducción

1.1 Sinopsis, importancia, ubicación y actores principales de la transcripción

La transcripción es el primer paso para poder llevar a cabo la expresión génica, el proceso por el cual la información de un gen se utiliza para generar un producto funcional. El objetivo de la transcripción es producir una copia de ARN de la secuencia de ADN de un gen.

La transcripción desempeña un papel central en la regulación de la expresión génica. Permite a las células ajustar la cantidad de proteínas que producen en respuesta a señales internas y externas. Diferentes tipos celulares pueden tener perfiles de transcripción distintos, lo que les permite cumplir funciones especializadas en el organismo.

La transcripción en los eucariotas se lleva a cabo en el núcleo de la célula, por alguna de las tres ARN polimerasas, dependiendo del ARN que se necesite transcribir, junto con factores de transcripción,son los encargados de llevar a cabo este proceso.

2. Regulación de Ia transcripción

A nivel transcripcional, la expresión génica se regula alterando las tasas de transcripción y es muy importante debido a que garantiza que los genes se expresen en el momento y lugar adecuados. Esta regulación involucra una serie de elementos y factores tanto en cis como en trans que colaboran para asegurar una respuesta coordinada y precisa a las señales internas y externas.

2.1 Regulación en cis

Son regiones no codificantes del ADN que regulan la transcripción de los genes cercanos. Normalmente regulan la transcripción de genes al funcionar como sitios de unión para factores transcripción.

• Promotores

Secuencias ubicadas aguas arriba (El ADN aguas arriba es el ADN que se encuentra hacia el extremo 5' desde un punto particular de la cadena de ADN) cerca del punto inicial de la síntesis de ARN de un gen, que determina la expresión de este, con intervención de otros elementos. Esta región reguladora incluye el sitio donde se inicia la transcripción y la región de aproximadamente 35 pb corriente abajo (desde el sitio de iniciación.

Esta región puede ser corta (solo unos pocos nucleótidos de longitud) o bastante larga (cientos de nucleótidos de longitud). Cuanto más largo sea el promotor, más espacio disponible para que las proteínas se unan. Esto también agrega más control al proceso de transcripción. La longitud del promotor es específica del gen y puede diferir drásticamente entre los genes. En consecuencia, el nivel de control de la expresión génica también puede diferir bastante dramáticamente entre los genes.

Con el fin de iniciar la transcripción del gen corriente abajo, una gran cantidad de proteínas de unión al ADN, llamadas factores de transcripción deben unirse de forma secuencial a esta región.

Por lo general los promotores tienen cuatro componentes: el sitio de reconocimiento de TFIIB (factores de transcripción generales), la caja TATA, un iniciador, y el elemento promotor central corriente abajo.

La expresión del promotor depende, entre otras formas, del grado de empaquetamiento de los nucleosomas: cuando la caja TATA está albergada en un nucleosoma, el promotor no se expresa, y, cuando el nucleosoma se disgrega y se expone la secuencia, sí se da la transcripción, aun en ausencia de señales activadoras específicas. Este mecanismo proporciona una gran versatilidad en la regulación puesto que el empaquetamiento del genoma está finamente controlado de diversas formas: por ejemplo, mediante acetilación de histonas y ARN de interferencia.

•  Potenciadores

Los potenciadores son secuencias de ADN que al interactuar con un activador provocan un aumento en el nivel de expresión de un gen con un promotor intacto. Pueden actuar para aumentar la eficiencia de utilización de un promotor, o pueden aumentar la probabilidad de que un promotor se encuentre en una conformación de cromatina transcripcionalmente competente.

Se definen operacionalmente por su capacidad para actuar en cualquier orientación y en una variedad de posiciones y distancias de un gen, es decir, actuar independientemente de la orientación y posición. Esto contrasta con promotores, que actúan (generalmente) en una sola orientación y (generalmente) están en o cerca del extremo 5' del gen.

La deleción de un potenciador puede disminuir el nivel de transcripción en 100 veces o más.

Los hay específicos del tejido, específicos de la etapa de desarrollo e inducibles por alguna señal externa como hormonas, metales pesados, choque térmico, infección viral, etc.

Aunque los potenciadores y promotores pueden estar separados por un gran número de nucleótidos, se cree que los potenciadores estimulan la transcripción influyendo en los eventos que ocurren en el promotor nuclear. Los potenciadores y promotores nucleares pueden acercarse, porque el ADN intermedio puede formar un bucle a través de las interacciones de proteínas unidas.

Cada potenciador está compuesto por secuencias cortas de ADN llamadas elementos de control distales. Cuando una proteína dobladora de ADN se une, la forma del ADN cambia. Este cambio de forma permite la interacción de los activadores unidos a los elementos de control distales con los factores de transcripción unidos a la región promotora y la ARN polimerasa. Dos genes diferentes pueden tener el mismo promotor, pero diferentes elementos distales de control, permitiendo la expresión génica diferencial.

# Si los potenciadores pueden interactuar con promotores a través de distancias tan largas, ¿qué impide que un potenciador se una a un promotor inapropiado ubicado incluso más abajo en la molécula de DNA? Un promotor y sus potenciadores están, en esencia, "acordonados" de otros elementos promotores/potenciadores mediante secuencias límites especializadas llamadas aislantes.

• Silenciadores

Un silenciador es un elemento específico de secuencia que induce un efecto negativo en la transcripción de su gen particular. Al igual que el promotor hay muchas posiciones en las que se puede ubicar un silenciador en el ADN. La posición más común se encuentra corriente arriba del gen objetivo, donde puede ayudar a reprimir la transcripción del gen.

Tipos

Actualmente, existen dos tipos principales de silenciadores en el ADN, que son el elemento silenciador clásico y el elemento regulador negativo no clásico (NRE).

Silenciador clásico. Al interactuar la molécula represora con el silenciador, los elementos silenciadores se dirigen al sitio de ensamblaje de los factores de transcripción necesarios para la transcripción del gen, interfiriendo con su ensamblaje y el posterior reclutamiento de la ARN polimerasa, lo que resulta en la represión activa del gen. Estos elementos silenciadores se encuentran en su mayoría aguas arriba del gen y pueden variar en distancias cortas y largas.

NRE. Reprimen pasivamente el gen, generalmente inhibiendo otros elementos que están aguas arriba del gen. Pueden inducir una curvatura en la región promotora para bloquear interacciones, y también a señales reguladoras de flanco o regiones promotoras. Cuando la región silenciadora se encuentra dentro de un intrón, puede haber dos tipos de represiones. Primero, puede haber un bloqueo físico de un sitio de empalme. En segundo lugar, puede haber un bucle en el ADN que inhiba el procesamiento del ARN.

 # Aunque los silenciadores y potenciadores trabajan uno contra el otro, ambos tipos de secuencias tienen características muy similares, como los mecanismos que usan para afectar a la región promotora, el uso del bucle de ADN para acortar la proximidad del promotor, y que ambos se pueden encontrar en muchas de las mismas áreas. Gracias a estas similitudes y dado que los silenciadores no se han identificado y analizado a fondo, la extensa investigación sobre los potenciadores ha ayudado a los biólogos a comprender la mecánica del silenciador.

2.2 Regulación en trans

Los elementos de regulación en trans son moléculas reguladoras que pueden ser proteínas o ARN, y que se unen a las secuencias de regulación en cis para influir en la transcripción.

• Factores de transcripción

Los factores de transcripción son aquellas proteínas que regulan la transcripción y por ende la expresión de los genes. Existen diversos factores que controlan el nivel de expresión de un gen. Por ejemplo,dependiendo del nivel de condensación de la cromatina, dependerá también la disponibilidad de ese gen para la transcripción.

Un factor de transcripción típico se une al ADN en un gen específico. Una vez que este se encuentre unido, el factor de transcripción puede hacer que sea más fácil, o bien más difícil, que la ARN polimerasa se una al promotor del gen.

Así es, un factor de transcripción puede ser activador o represor, los activadores son aquellos que facilitan la unión de la ARN polimerasa o de otros factores de transcripción a un promotor (Cabe resaltar que no es necesario que el factor de transcripción se encuentre en el promotor para poder cumplir sus funciones, muchas veces los podremos encontrar en lugares próximos al promotor).[pic 1]

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