Rodrigo Ricardo

Diferencias funcionales de genes reguladores y estructurales

Publicado el 16 agosto, 2022

¿Qué son los genes?

¿Qué te hace ser tú? ¿Por qué tu cabello o tu piel tienen un color determinado? ¿Por qué eres alto en lugar de bajo? Todos sus rasgos están codificados por sus genes, que son fragmentos de ADN que contienen información genética. Los genes determinan todo sobre nosotros, desde los rasgos físicos externos que podemos ver hasta las estructuras dentro de nuestras células que les permiten llevar a cabo todas las funciones de nuestro cuerpo. Los genes se transcriben en copias de sí mismos llamados ARN, que luego se traducen en proteínas.

Aunque solemos pensar en genes que codifican características físicas, la genética es mucho más complicada que eso. Algunos genes codifican las moléculas estructurales necesarias para nuestras células, mientras que otros actúan como interruptores que activan o desactivan otros genes. Ambos tipos de genes son importantes para el correcto funcionamiento de los organismos vivos. Hoy, vamos a profundizar en las funciones de estos genes y veremos algunos ejemplos.

Genes Estructurales

Los genes estructurales son genes que codifican proteínas en el cuerpo necesarias para la estructura o función. Las proteínas son los componentes básicos de nuestras células. Crean estructuras físicas dentro de las células como el citoesqueleto, que les da forma y soporte a nuestras células.

Las proteínas también desempeñan funciones importantes dentro de la célula. Las enzimas aceleran las reacciones químicas, lo que permite que nuestras células crezcan, se dividan y realicen sus funciones para el cuerpo. Las proteínas también actúan como mensajeros, enviando mensajes entre las células y alrededor del cuerpo. Las estructuras son creaciones físicas que puedes ver. Entonces, puede recordar que los genes estructurales codifican cosas físicas dentro de las células. Veamos algunos ejemplos.

Operon Lac

En las bacterias, los genes se organizan en grupos funcionales llamados operones. Estos contienen todos los genes estructurales necesarios para realizar una tarea, así como otros genes para regular su función, de los que hablaremos en el siguiente apartado.

Un operón específico ayuda a las bacterias a descomponer la lactosa, un azúcar de la leche, llamado operón lac. La lactosa está compuesta de dos azúcares llamados galactosa y glucosa. Las células necesitan descomponer la lactosa en estas partes para poder usarlas como energía.

Cuando la lactosa está en el medio ambiente, la célula comienza a producir los genes estructurales necesarios para usar la lactosa como fuente de energía. Los azúcares como la lactosa no son muy útiles para las células si permanecen en el medio ambiente, por lo que el primer paso es introducirlos en la célula. Un gen estructural, lac Y codifica la permeasa de beta-galactósido, que lleva lactosa a la célula. El siguiente gen estructural, lac Z, codifica la beta-galactosidasa, que descompone la lactosa en los azúcares que la componen, glucosa y galactosa. Luego, la célula puede usar estos azúcares para producir energía.

Actina

En las células eucariotas, como las nuestras, los genes son un poco más complicados. Ya no están organizados en pulcros operones basados ​​en la función y tienen una regulación más compleja. Sin embargo, las células eucariotas todavía tienen genes estructurales que codifican proteínas necesarias para la función celular.

Una importante familia de genes estructurales codifica la proteína actina. La actina es una proteína citoesquelética que da estructura y soporte a las células, permite el movimiento y la división celular. La expresión diferencial de cada uno de los diferentes subtipos de actina permite muchas funciones únicas en la célula.


Las proteínas de actina se tiñen de verde en los fibroblastos
actina

Genes reguladores

A diferencia de los genes estructurales, los genes reguladores codifican productos proteicos que controlan otros genes, en lugar de crear sus propias estructuras. Los genes reguladores codifican proteínas que actúan como interruptores, activando o desactivando otros genes. Estos genes son esenciales para controlar la función celular y, sin ellos, las células pueden crecer sin control y causar enfermedades, como el cáncer, en el cuerpo. Veamos los genes reguladores en el operón lac y otro ejemplo en eucariotas.

Represor Lac

A las células no les gusta gastar energía si no es necesario. Si no hay lactosa, no tiene sentido utilizar la energía para producir las proteínas estructurales de laca. Para evitar la producción de proteínas no deseadas a partir de genes estructurales, las células utilizan proteínas represoras que impiden la transcripción de ciertos genes. En el operón lac, el gen lac I codifica la proteína represora lac. Esta proteína se une a secuencias cercanas a los genes estructurales y evita que se transcriban.


El gen represor lac codifica una proteína que desactiva el operón lac
proteína represora

Cuando la lactosa está en el medio ambiente, se une a la proteína represora provocando que se libere de los genes estructurales y permitiendo que se transcriban en las proteínas necesarias para procesar la lactosa.

Proteína de retinoblastoma

Nuevamente, los genes eucariotas no están ordenados en operones, pero los genes reguladores son igualmente importantes. La división celular es el proceso de creación de nuevas células y es un proceso estrictamente controlado en nuestro cuerpo. Cuando las células mueren, deben ser reemplazadas, por ejemplo, durante la cicatrización de heridas. Sin embargo, si la división celular no se controla estrictamente, las células se dividen sin control y causan cáncer.

Nuestras células tienen genes que codifican proteínas reguladoras que suprimen la división celular hasta el momento adecuado. A estas proteínas las llamamos proteínas supresoras de tumores. Una proteína supresora de tumores importante se llama proteína de retintoblastoma (Rb). Esta proteína se une a sitios que regulan la producción de una proteína llamada E2F, que promueve la progresión de la división celular. Cuando Rb se une, no se pueden producir proteínas E2F y, por lo tanto, la célula no avanza a través de la división celular.

La importancia de Rb se subraya por los problemas que surgen cuando las personas heredan una copia defectuosa de Rb, llamada retinoblastoma. El retinoblastoma es un cáncer de retina y ocurre cuando las personas no tienen copias funcionales del gen Rb. La división celular ya no se suprime adecuadamente y las células crecen sin control, lo que provoca cáncer.

Resumen de la lección

Los genes son fragmentos de ADN que codifican proteínas. Algunos genes son genes estructurales, que codifican proteínas necesarias para la estructura o función celular, como los genes estructurales lac en bacterias necesarios para el metabolismo de la lactosa, o la proteína estructural actina en células eucariotas. Otros genes son genes reguladores, que codifican proteínas que activan o desactivan otros genes. La proteína represora lac controla la transcripción de genes estructurales lac en procariotas y eucariotas. La proteína Rb suprime otras proteínas necesarias para promover el ciclo celular, convirtiéndola en un gen supresor de tumores.

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