Expresión génica: notas sobre la regulación de la expresión génica
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La expresión génica es el mecanismo a nivel molecular por el cual un gen es capaz de expresarse en el fenotipo de un organismo.
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El mecanismo de expresión génica involucra la genética bioquímica. Consiste en la síntesis de ARN específicos, polipéptidos, proteínas estructurales, bioquímicos proteicos o enzimas que controlan la estructura o el funcionamiento de rasgos específicos. La formación de ARN a partir de genes se llama transcripción. Ciertos genes forman ARNr, ARNt y otros ARN pequeños.
Otros genes transcriben los ARNm que contienen información codificada para la síntesis de polipéptidos. Fuera de las dos cadenas de ADN, solo una cadena es efectiva en la producción de ARNm en un cistrón dado. Se llama hebra antisentido. El ARNm transporta la información a los ribosomas y la traduce en una secuencia de aminoácidos de un polipéptido con la ayuda de ARNt. El polipéptido expresa el gen formando una proteína estructural, un bioquímico o enzima proteico.
Co-linealidad de la estructura del gen y polipéptido:
Tanto los codones de un gen (cistrón) como los aminoácidos de un polipéptido están dispuestos en una secuencia lineal. Existe una co-linealidad o similitud en la disposición lineal de los codones de un gen y la secuencia de aminoácidos en un polipéptido producido por él. La cadena antisentido del cistrón transfiere su información codificada a la cadena de ARNm en el proceso de transcripción.
Durante la traducción, la cadena de ARNm dicta la disposición de los aminoácidos en un polipéptido de acuerdo con la disposición de sus codones. Dado que un codón está formado por tres nucleótidos consecutivos o bases de nitrógeno, un polipéptido de, por ejemplo, 100 aminoácidos se determinará mediante un cistrón o un gen de 300 nucleótidos de longitud.
Cualquier defecto o alteración en la disposición de nucleótidos en un gen también se muestra por el cambio en la disposición de aminoácidos en un polipéptido. Esto fue probado en primer lugar por Yanofsky y otros (1965) en el caso de Escherichia coli.
Regulación de la expresión génica:
El control sobre el funcionamiento de los genes se denomina regulación de la expresión génica. Se encontró que en Escherichia coli, algunas proteínas tienen solo 5-10 copias, mientras que otras pueden tener hasta 1, 00, 000 copias. La regulación de la expresión génica se puede ejercer en cuatro niveles:
(i) Nivel transcripcional durante la formación de la transcripción primaria,
(ii) Procesamiento como empalme, adiciones o modificaciones de terminales,
(iii) Transporte de RNAs desde el núcleo al citoplasma y
(iv) Nivel de traducción. La expresión génica es de tres tipos: inducible, constitutiva y reprimible.
La regulación puede estar bajo control negativo o positivo,
(a) Inducible:
Es una regulación que se enciende en respuesta a la presencia de sustrato. Desde 1900 se sabe que en la levadura, las enzimas que metabolizan la lactosa se desarrollan solo cuando el hongo crece en el medio que tiene lactosa. Más tarde, también se demostró que las bacterias sintetizan enzimas dependiendo del sustrato,
(b) Constitutivo:
Falta un reglamento. Los genes y por lo tanto sus enzimas permanecen operacionales a lo largo,
(c) Reprimible:
Es la regulación en la cual el producto de la actividad del gen, si ya está presente, detiene la actividad de dicho gen,
(d) Control negativo:
El producto de un gen regulador desactiva la expresión de genes bajo su control,
(e) Control Positivo:
El producto del gen regulador activa la expresión de genes bajo su control. Por lo tanto, la expresión génica está regulada por condiciones metabólicas, fisiológicas y ambientales.
