¿Qué es la expresión genética? – Regulación, análisis y definición

Definición de expresión genética

Un gen es una pequeña pieza de material genético escrito en un código y llamado ADN. Cada gen tiene un conjunto de instrucciones para producir moléculas que los organismos necesitan para sobrevivir. Los genes en sí mismos no pueden ser utilizados por un organismo. En su lugar, deben convertirse en un producto genético. La expresión genética es el proceso por el cual la información contenida en un gen se convierte en un producto útil.

Regulación de la expresión genética

Los genes se pueden expresar como ARN o proteína. Sin embargo, no todos los productos genéticos son necesarios todo el tiempo, ni se necesitan en las mismas cantidades. De hecho, sería muy exigente energéticamente que una célula expresara todos los genes todo el tiempo. Además, algunos productos genéticos son dañinos para la célula y, por lo tanto, solo se expresan al final de la vida de la célula. Por estas razones, regulamos la expresión de nuestros genes.

¿Cómo sabemos qué producto genético se necesita, cuándo se necesita y cuánto se necesita? Nuestras células en realidad tienen un sistema muy complicado de mecanismos para monitorearse a sí mismas y su entorno. Toman señales internas y externas, las analizan y luego deciden si se necesita un producto genético. Una vez que se decide que se necesita un producto genético, las células tienen un proceso para crear un producto genético.

El primer paso para crear un producto genético es hacer una copia del gen. Los genes no pueden salir del núcleo, por lo que necesitamos hacer una copia, que se llama ARN mensajero (ARNm). El ARNm puede salir del núcleo. Entonces, ¿cómo hacemos el ARNm? El primer paso es que un factor de transcripción se una al ADN en un punto aguas arriba del gen objetivo. Este punto de inicio es una secuencia de ADN denominada región promotora .

La transcripción es el proceso mediante el cual se crea una transcripción (ARNm) del gen. Los factores de transcripción pueden reclutar el resto de la maquinaria creadora de ARNm en el gen objetivo. El número y los tipos de otros factores varían según la especie, el tipo de célula e incluso el gen objetivo. Un componente importante que siempre está presente es la ARN polimerasa . Esta es la máquina que realmente lee el código de ADN y produce el ARN. Los factores de transcripción que promueven la expresión génica se denominan activadores . La Figura 1 muestra los factores de transcripción y la ARN polimerasa (RNAP) que hacen una copia de ARNm del ADN.

Figura 1: Factores de transcripción y ADN que se une a la ARN polimerasa

Curiosamente, los factores de transcripción también pueden prevenir la transcripción de un gen. Entonces, una vez analizadas, las señales que recibe una célula pueden decirle a la célula que se está produciendo suficiente o incluso demasiado producto genético. En este caso, la célula envía un tipo diferente de factor de transcripción al gen sobreexpresado. Estos factores de transcripción aún se unen al promotor, pero bloquean el acceso al gen. Por lo tanto, la ARN polimerasa no puede unirse al gen y no se produce ARNm. Los factores de transcripción que bloquean la transcripción se denominan represores . La Figura 2 muestra un represor (verde) que se une al ADN para bloquear la transcripción.

Figura 2: Una proteína represora (verde) que se une al ADN

Análisis de la expresión genética

Los científicos pueden utilizar muchas técnicas para analizar la expresión génica, es decir, para averiguar qué tan alta o baja es la expresión de un gen. Uno de los métodos más sencillos consiste en cuantificar la cantidad de producto proteico del gen en cuestión. Hay algunos problemas con esta técnica. Por ejemplo, la proteína puede exportarse fuera de la célula o puede estar presente en la célula aunque el gen no se exprese activamente (se transcriba en ARNm). Otro problema es que hay que lisar una célula para obtener las proteínas. Por lo tanto, no es posible observar una célula u organismo intacto.

Un método alternativo de análisis consiste en observar cuánto mRNA está presente en la célula. Esta técnica también se puede utilizar para determinar en qué lugar de un organismo se expresa un gen en particular. La Figura 3 muestra el ARNm del jorobado, una proteína que regula el desarrollo del embrión de la mosca de la fruta. El patrón cambiante de la expresión del ARNm del jorobado muestra que el gen del jorobado se activa y desactiva en diferentes células a medida que se desarrolla la mosca.

Figura 3: Expresión de jorobado en un embrión de mosca de la fruta

Resumen de la lección

La expresión genética es un proceso mediante el cual la información contenida en un gen se convierte en un producto útil. La expresión genética no es necesaria todo el tiempo, pero cuando lo es, el gen produce una copia llamada ARN mensajero (ARNm). La creación del ARNm es un proceso complejo que implica la transcripción . Los factores de transcripción que promueven la expresión génica se denominan activadores, mientras que los que bloquean la transcripción se denominan represores . Los científicos pueden analizar la expresión génica utilizando varias técnicas como cuantificar la cantidad de proteína producida en un gen y observar cuánto mRNA está presente en una célula.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador