Ejemplos de regulación de la transcripción en eucariotas

Regulación de la transcripción eucariota

Recuerde que la transcripción es el proceso que crea ARN a partir del ADN utilizando la ARN polimerasa en todos los organismos vivos. En las células eucariotas, el genoma está alojado en el núcleo. Esto crea un espacio separado para la transcripción, lo que permite un proceso más complicado que en las células procariotas o células sin núcleo.

La transcripción, también conocida como expresión genética, es uno de mis procesos celulares favoritos. Todas las células dentro de su cuerpo tienen la misma secuencia de ADN y, sin embargo, tiene tantos tipos diferentes de células que todas se ven diferentes y actúan de manera diferente entre sí, como las células de la piel, las células del corazón, las células del hígado, etc. Entonces, ¿cómo funciona eso? ¿suceder? Todo se reduce a qué genes se expresan o transcriben y a qué nivel se expresan. Verá, cuando se trata de transcripción, no siempre es tan simple como si el gen está encendido o apagado, como un interruptor de luz. Un gen que está activado, pero solo en niveles bajos o básicos de transcripción, se conoce como transcripción basal.. Sin embargo, un gen se puede transcribir a velocidades más altas cuando sea necesario. Piense en ello como un dial de música. ‘Off’ está desactivado, pero ‘on’ puede ser un poco de música de fondo o un modo de fiesta completo.

Ahora bien, si bien podríamos regular la música con un simple giro del dial, regular la transcripción es una tarea mucho más complicada, y hay varias formas de hacerlo. Esto es especialmente cierto en las células eucariotas. En esta lección, profundizaremos en algunos de los mecanismos utilizados para regular los niveles de transcripción eucariota, incluidas las diferentes regiones reguladoras del ADN , la metilación del ADN y las modificaciones de la cromatina .

Regiones reguladoras del ADN

La transcripción se puede regular cambiando qué factores de transcripción, o aquellas proteínas que controlan los niveles de transcripción, están unidas a diferentes partes del ADN. Piénselo de esta manera: el dial permanece igual, pero el nivel de la música dependerá de quién controle las melodías.

Para entender esto mejor, necesitamos familiarizarnos con la estructura básica de un gen. Recuerde que solo el 2% del genoma humano es ADN codificador de proteínas. Gran parte del 98% restante del ADN hace muchas cosas interesantes, incluido el control transcripcional. Usaremos una línea a continuación para representar un gen en un cromosoma. Por el bien de esta lección, mantengamos el gen bastante simple, con un extremo 5 ‘y 3’, usando la región azul para representar el ADN que se transcribe. Sin embargo, tenga en cuenta que este gen azul representa muchas partes, como la UTR 5 ‘, intrones, exones y UTR 3’. Ahora, además de esta región, existen múltiples regiones reguladoras de ADN . Estos son segmentos de ADN donde los factores de transcripción pueden unirse para controlar la transcripción, para subir y bajar ese dial.

Esta línea es representativa de un gen en un cromosoma.

Junto al gen está el promotor . Es posible que ya conozca al promotor como la región donde se une la ARN polimerasa para iniciar la transcripción. No todos los promotores tienen la misma secuencia de ADN, aunque la ARN polimerasa se une a todos los promotores. Sin embargo, algunos promotores eucariotas contienen una secuencia promotora especializada conocida como caja TATA. Un factor de transcripción específico, apropiadamente llamado proteína de unión a TATA, se une aquí para ayudar a iniciar la transcripción. Otros promotores sin una caja TATA podrían usar diferentes factores de transcripción para el mismo propósito. Por lo tanto, partes de todos los promotores también pueden ser regiones reguladoras de ADN, incluso si no contienen una caja TATA.

Otra región reguladora del ADN se conoce como potenciador . Esta es una región del ADN donde los factores de transcripción pueden unirse para aumentar en gran medida la transcripción de genes. Los potenciadores hacen exactamente lo que parecen: mejoran la transcripción, más allá de esos niveles basales. Claro, la transcripción podría tener lugar sin ellos, pero con ellos, ¡es tan… mejorado! ¿Derecho? Por lo tanto, no todos los genes tienen que tener potenciadores y no todos los potenciadores tienen la misma secuencia de ADN. Pero una cosa realmente interesante acerca de los potenciadores es que pueden ubicarse muy lejos del gen en el que influyen.

Si bien existen otras regiones reguladoras de ADN para controlar la transcripción, el promotor y el potenciador son sitios de unión para una variedad de factores de transcripción y, por lo tanto, son realmente influyentes para la expresión de genes eucariotas. Además, aunque muchos factores de transcripción son responsables de activar los genes, también hay muchos factores de transcripción que desactivarían los genes o reducirían los niveles de transcripción.

Metilación del ADN y modificación de la cromatina

La transcripción también se puede regular mediante la metilación del ADN y la modificación de la cromatina . Estos métodos son formas de alterar la estructura del ADN y la cromatina para prevenir o permitir que los factores de transcripción se unan. En la metilación del ADN, se agrega un grupo metilo a algunos nucleótidos de citosina para silenciar o reprimir un gen. En otras palabras, la metilación del ADN apagaría un gen eucariota o inhibiría la transcripción. Lo realmente bueno de este mecanismo regulador es que esta regulación se puede transmitir a sus hijos, en un proceso conocido como impronta. Esto podría ser similar a transmitir su amor por la música estruendosa a sus hijos en el útero .

La modificación de la cromatina es el cambio en la estructura de la cromatina para controlar la transcripción. Hay toneladas de diferentes tipos de modificaciones de cromatina, y estos cambios pueden regular la transcripción encendiéndola, apagándola, hacia arriba o hacia abajo. Pero para comprender las modificaciones de la cromatina, debe recordar que la cromatina es su ADN enrollado alrededor de proteínas llamadas histonas, proteínas que solo tienen los eucariotas. Esto ayuda a empaquetar el ADN para que encaje dentro del núcleo. También crea una estructura represiva. Imagínese, va a ser muy difícil para la ARN polimerasa encontrar el promotor y comenzar la transcripción con toda esta estructura represiva de cromatina en el camino. Casi sería como si tuvieras un par de amigos bloqueando ese dial para que ni siquiera puedas escuchar la música, y mucho menos subirla muy alto.

Por lo tanto, en muchos casos, la estructura de la cromatina se abre para permitir que comience la transcripción y se cierra nuevamente para reprimir o apagar la transcripción. Una de las formas en que esto puede suceder es agregando grupos químicos a estas histonas, como grupos metilo y acetilo. Las ubicaciones de estos grupos en las histonas determinan la función. Por ejemplo, no todos los grupos metilo en las histonas cierran la transcripción como lo hacen en la metilación del ADN, como discutimos anteriormente. Dependiendo de dónde se coloque el grupo metilo en una histona, podría aumentar o disminuir la transcripción.

Resumen de la lección

Repasemos cómo podemos regular la transcripción en una célula eucariota de manera similar a cómo puede regular el volumen de su canción favorita de Michael Jackson.

Una de las formas en que se regula la transcripción o la expresión génica es mediante el uso de múltiples regiones reguladoras de ADN . Estos son segmentos de ADN donde los factores de transcripción pueden unirse para controlar la transcripción. Un ejemplo de esto es en realidad el promotor . Es posible que ya conozca al promotor como la región donde se une la ARN polimerasa para iniciar la transcripción. Otro ejemplo es un potenciador . Esta es una región del ADN donde los factores de transcripción pueden unirse para aumentar en gran medida la transcripción de genes. Los potenciadores pueden aumentar la transcripción más allá de los niveles de transcripción basal , o niveles bajos o básicos.

Hay otras formas de regular la transcripción cambiando si los factores de transcripción pueden unirse o no a esas regiones reguladoras. La metilación del ADN ocurre cuando se agrega un grupo metilo a algunos nucleótidos de citosina para silenciar o reprimir un gen. Cuando la metilación del ADN de un gen se transmite a la descendencia, se conoce como impronta de un gen. La modificación de la cromatina es un cambio en la estructura de la cromatina para controlar la transcripción. Hay varios tipos de modificaciones de cromatina, pero un ejemplo es la adición de grupos químicos a las histonas para regular la transcripción de un gen.

Los resultados del aprendizaje

Después de esta lección en video, debería poder:

• Definir transcripción
• Explicar cómo las regiones promotora y potenciadora pueden regular la transcripción.
• Describir la metilación del ADN y la modificación de la cromatina.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador