BIOTECNOLOGÍA2012

Clase 2

Prof. Oriana SalazarCentro de Ingeniería Bioquímica y

BiotecnologíaDpto. de Ingeniería Química y Biotecnología

Fac. Ciencias Físicas y MatemáticasUniversidad de Chile

Enero 2012

RegulaciRegulacióón de la n de la expresiexpresióón de n de genesgenes

La regulaciLa regulacióón n ocurre ocurre principalmente principalmente durante la durante la transcripcitranscripcióón de n de los geneslos genes

Enero 2012

En esta clase veremos que…

• La expresión de los genes es controlada dependiendo del tipo celular, del tiempo de vida de la célula y de los nutrientes y factores de crecimiento del medio

• Regulación de la expresión génica en procariontes

• Regulación de la expresión génica en eucariontes

Enero 2012

Control de la expresiControl de la expresióón gn géénicanica

NutrientesNutrientes

TemperaturaTemperatura

PresiPresióón oxn oxíígenogeno

pHpHFactores deFactores decrecimientocrecimiento

HormonasHormonas

Cambios en la cantidad y el tipo de proteínas producidas por una célula

Enero 2012

Control de la expresiControl de la expresióón gn géénicanica

Condición ACondición BCondición C

Enero 2012

Elementos de la estructura de Elementos de la estructura de un genun gen

INICIO TERMINOPromotor = =Terminado

transcripción

traducción

Enero 2012

Transcripción Basal

DNA

RNA

Promotor

RNA pol

ACTIVACIÓN DE LA TRANSCRIPCIÓN

Transcripción activada

DNA

RNA

Promotor

RNA pol

ACTIVADOR

GEN

GEN

A

B

Enero 2012

Transcripción

DNA

RNA

Promotor

RNA pol

NO Transcripción

DNAPromotor

RNA pol

operador

represor

REPRESIREPRESIÓÓN DE LA N DE LA TRANSCRIPCITRANSCRIPCIÓÓNN

Enero 2012

El operón lactosa en bacteriasContiene los genes de las enzimas que permiten hidrolizar el disacárido lactosa

β-galactosidasa

Enero 2012

La síntesis de β-galactosidasa es inducible

Con

cent

raci

ón d

e B

eta

gala

ctod

asid

asa

Tiempo (minutos)

Enero 2012

Descripción del operón lactosa

B-galactosidasa permeasa acetilasa

La función del operón lactosa (lac) es producir las enzimasrequeridas para metabolizar lactosa y obtener energía cuando éstaes requerida por la célula

Enero 2012

¿Qué pasa en ausencia de lactosa...?

Enero 2012

¿Y en presencia de lactosa...?

Enero 2012

Nºd

e cé

lul a

s/m

l

Act

Bet

a ga

lact

osid

asa

Tiempo (min)

Glucosa también regula la transcripción de los genes del metabolismo de lactosa

¿Qué sucede cuando las bacterias están en presencia de glucosa y lactosa?

Enero 2012

Enero 2012

Resumen de la regulación del operón lactosa

Glucosa cAMP Lactosa Transcripción del operón lac

Alta Bajo Ausente No transcripción

Alta Bajo Presente Baja transcripción

Baja Alto Ausente No transcripción

BajaBaja Alto Alto PresentPresentee Alta transcripciAlta transcripcióónn

Enero 2012

Todas las células de nuestro cuerpo tienen los mismos genes, pero no producen las mismas

proteínas

SEÑALES EXTERNAS

(NUTRIENTES, HORMONAS, ETC)

Activación o inactivación de genes

DIFERENCIACION

TIPOS CELULARESneuronas

G. Rojos

Enero 2012

colágeno

queratina

Neurotransmisores

miosina

hemoglobina

Enzimas para síntesis ydegradación de grasas

Todas las cTodas las céélulas de un organismo lulas de un organismo son genson genééticamente iguales, pero ticamente iguales, pero producen diferentes proteproducen diferentes proteíínasnas

Enero 2012

Posibles puntos de regulación de la expresión de genes en

eucariontes

Enero 2012

ProteProteíínas reguladoras unidas a nas reguladoras unidas a ““enhancersenhancers””actactúúan a distancia induciendo la curvatura del an a distancia induciendo la curvatura del ADN, para permitir su acercamiento al ADN, para permitir su acercamiento al complejo promotor con la RNA polimerasacomplejo promotor con la RNA polimerasa.

Enero 2012

Regulación de la transcripción del gen de albúmina

ARN polimerasa

Gen de albuminaPromotor

Factores de transcripción basal

APFAPF

C/EBPHNF-1

-30pb +1-12.000pb

Enhancer Enhancer+30.000

Proteínas reguladoras de la transcripción se unen a regiones “enhancer” en el ADN para activar la transcripción

Enero 2012

CCóómo se activa un gen en un tipo mo se activa un gen en un tipo de cde céélula y no en otro?lula y no en otro?

En el esquema A, los genes de ALBÚMINA se expresan porque las células de hígado tienen los activadores necesarios para ese gen

En el esquema B, los genes de la proteína CRISTALINO se expresan porque las células de cristalino tienen los activadores necesarios para ese gen

Núcleo de células hepáticas

Núcleo de células de cristalino

A B

Enero 2012

Hemoglobina tiene cuatro subunidades: dos del tipo α y dos del tipo β

α2β2

Tipo α

Tipo β

Enero 2012

Regulación de los genes de

hemoglobina en humanos

α2β2

α2γ2

ξ2ε2