definir el término regulación como se aplica a los genes

para que una célula funcione correctamente, las proteínas necesarias deben ser sintetizadas en el momento adecuado. Todas las células controlan o regulan la síntesis de proteínas a partir de la información codificada en su ADN. El proceso de activar un gen para producir ARN y proteína se llama expresión génica. Ya sea en un organismo unicelular simple o en un organismo multicelular complejo, cada célula controla cuándo y cómo se expresan sus genes., Para que esto ocurra, debe haber un mecanismo para controlar cuándo se expresa un gen para producir ARN y proteína, cuánta proteína se produce y cuándo es el momento de dejar de producir esa proteína porque ya no es necesaria.

La regulación de la expresión génica conserva la energía y el espacio. Se requeriría una cantidad significativa de energía para que un organismo exprese cada gen en todo momento, por lo que es más eficiente energéticamente encender los genes solo cuando se requieren., Además, solo expresar un subconjunto de genes en cada célula ahorra espacio porque el ADN debe ser desenrollado de su estructura en espiral para transcribir y traducir el ADN. Las células tendrían que ser enormes si cada proteína se expresara en cada célula todo el tiempo.

el control de la expresión génica es extremadamente complejo. El mal funcionamiento en este proceso es perjudicial para la célula y puede conducir al desarrollo de muchas enfermedades, incluido el cáncer.,

expresión de Genes

para que una célula funcione correctamente, las proteínas necesarias deben sintetizarse en el momento adecuado. Todas las células controlan o regulan la síntesis de proteínas a partir de la información codificada en su ADN. El proceso de activar un gen para producir ARN y proteína se llama expresión génica., Ya sea en un organismo unicelular simple o en un organismo multicelular complejo, cada célula controla cuándo y cómo se expresan sus genes. Para que esto ocurra, debe haber un mecanismo para controlar cuándo se expresa un gen para producir ARN y proteína, cuánta proteína se produce y cuándo es el momento de dejar de producir esa proteína porque ya no es necesaria.

La regulación de la expresión génica conserva la energía y el espacio., Se requeriría una cantidad significativa de energía para que un organismo exprese cada gen en todo momento, por lo que es más eficiente energéticamente encender los genes solo cuando se requieren. Además, solo expresar un subconjunto de genes en cada célula ahorra espacio porque el ADN debe ser desenrollado de su estructura en espiral para transcribir y traducir el ADN. Las células tendrían que ser enormes si cada proteína se expresara en cada célula todo el tiempo.

el control de la expresión génica es extremadamente complejo., El mal funcionamiento en este proceso es perjudicial para la célula y puede conducir al desarrollo de muchas enfermedades, incluido el cáncer.

la regulación génica hace que las células sean diferentes

la regulación génica es la forma en que una célula controla qué genes, de los muchos genes de su genoma, están «encendidos» (expresados). Gracias a la regulación genética, cada tipo de célula en su cuerpo tiene un conjunto diferente de genes activos, a pesar del hecho de que casi todas las células de su cuerpo contienen exactamente el mismo ADN., Estos diferentes patrones de expresión génica hacen que los diferentes tipos de células tengan diferentes conjuntos de proteínas, lo que hace que cada tipo de célula se especialice de manera única para hacer su trabajo.

por ejemplo, una de las funciones del hígado es eliminar sustancias tóxicas como el alcohol del torrente sanguíneo. Para ello, las células hepáticas expresan genes que codifican subunidades (piezas) de una enzima llamada alcohol deshidrogenasa. Esta enzima descompone el alcohol en una molécula no tóxica. Las neuronas en el cerebro de una persona no eliminan las toxinas del cuerpo, por lo que mantienen estos genes sin expresar o «apagados».,»Del mismo modo, las células del hígado no envían señales utilizando neurotransmisores, por lo que mantienen los genes neurotransmisores apagados (Figura 1).

la Figura 1. Diferentes células tienen diferentes genes » activados.»

hay muchos otros genes que se expresan de manera diferente entre las células hepáticas y las neuronas (o dos tipos de células cualesquiera en un organismo multicelular como usted).

¿cómo «deciden» las células qué genes activar?

Ahora hay una pregunta difícil! Muchos factores que pueden afectar qué genes expresa una célula., Diferentes tipos de células expresan diferentes conjuntos de genes, como vimos anteriormente. Sin embargo, dos células diferentes del mismo tipo también pueden tener diferentes patrones de expresión génica dependiendo de su entorno y estado interno.

en términos generales, podemos decir que el patrón de expresión génica de una célula está determinado por la información tanto del interior como del exterior de la célula.

• Ejemplos de información del interior de la célula: las proteínas que heredó de su célula madre, si su ADN está dañado y cuánto ATP tiene.,
• Ejemplos de información de fuera de la célula: señales químicas de otras células, señales mecánicas de la matriz extracelular y niveles de nutrientes.

¿Cómo ayudan estas señales a una célula a» decidir » qué genes expresar? Las células no toman decisiones en el sentido en que tú o yo lo haríamos. En cambio, tienen vías moleculares que convierten la información, como la Unión de una señal química a su receptor, en un cambio en la expresión génica.

como ejemplo, consideremos cómo responden las células a los factores de crecimiento., Un factor de crecimiento es una señal química de una célula vecina que instruye a una célula objetivo a crecer y dividirse. Podríamos decir que la célula » nota «el factor de crecimiento y» decide » dividirse, pero ¿cómo ocurren realmente estos procesos?

la Figura 2. Factor de crecimiento que provoca la división celular

• La célula detecta el factor de crecimiento a través de la unión física del factor de crecimiento a una proteína receptora en la superficie celular.,
• La Unión del factor de crecimiento hace que el receptor cambie de forma, desencadenando una serie de eventos químicos en la célula que activan proteínas llamadas factores de transcripción.
• Los Factores de transcripción se unen a ciertas secuencias de ADN en el núcleo y causan la transcripción de genes relacionados con la división celular.
• Los productos de estos genes son varios tipos de proteínas que hacen que la célula se divida (impulsan el crecimiento celular y/o empujan a la célula hacia adelante en el ciclo celular).,

Este es solo un ejemplo de cómo una célula puede convertir una fuente de información en un cambio en la expresión génica. Hay muchos otros, y la comprensión de la lógica de la regulación génica es un área de investigación en curso en Biología hoy en día.

la señalización del factor de crecimiento es compleja e implica la activación de una variedad de dianas, incluyendo tanto los factores de transcripción como las proteínas del factor de no transcripción.,

regulación génica procariótica y eucariótica

para entender cómo se regula la expresión génica, primero debemos entender cómo un gen codifica una proteína funcional en una célula. El proceso ocurre tanto en células procariotas como eucariotas, solo que de maneras ligeramente diferentes.,

Los organismos procariotas son organismos unicelulares que carecen de núcleo celular, y su ADN por lo tanto flota libremente en el citoplasma celular. Para sintetizar una proteína, los procesos de transcripción y traducción ocurren casi simultáneamente. Cuando la proteína resultante ya no es necesaria, la transcripción se detiene. Como resultado, el método principal para controlar qué tipo de proteína y qué cantidad de cada proteína se expresa en una célula procariótica es la regulación de la transcripción del ADN. Todos los pasos posteriores se producen automáticamente. Cuando se requiere más proteína, se produce más transcripción., Por lo tanto, en las células procariotas, el control de la expresión génica es sobre todo a nivel transcripcional.

Las células eucariotas, por el contrario, tienen orgánulos intracelulares que se suman a su complejidad. En las células eucariotas, el ADN está contenido dentro del núcleo de la célula y allí se transcribe en ARN. El ARN recién sintetizado es transportado fuera del núcleo hacia el citoplasma, donde los ribosomas traducen el ARN en proteína., Los procesos de transcripción y traducción están físicamente separados por la membrana nuclear; la transcripción ocurre solo dentro del núcleo, y la traducción ocurre solo fuera del núcleo en el citoplasma. La regulación de la expresión génica puede ocurrir en todas las etapas del proceso (Figura 1)., La regulación puede ocurrir cuando el ADN se desenrolla y se afloja de los nucleosomas para unirse a los factores de transcripción (nivel epigenético), cuando el ARN se transcribe (nivel transcripcional), cuando el ARN se procesa y se exporta al citoplasma después de que se transcribe (nivel post-transcripcional), cuando el ARN se traduce en proteína (nivel translacional), o después de que la proteína se ha hecho (nivel post-translacional).

la Figura 1., La transcripción procariótica y la traducción ocurren simultáneamente en el citoplasma, y la regulación ocurre a nivel transcripcional. La expresión génica eucariótica se regula durante la transcripción y el procesamiento de ARN, que tienen lugar en el núcleo, y durante la traducción de proteínas, que tiene lugar en el citoplasma. La regulación adicional puede ocurrir a través de modificaciones post-translacionales de las proteínas.

las diferencias en la regulación de la expresión génica entre procariotas y eucariotas se resumen en la tabla 1., La regulación de la expresión génica se discute en detalle en los módulos posteriores.

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