16: Regulación de genes

Cada célula expresa, o enciende, sólo una fracción de sus genes. “Expresa” o “se enciende” significa que la proteína se está produciendo a partir de ese gen. El resto de los genes son reprimidos, o apagados (no se está produciendo ninguna proteína a partir de esos genes). El proceso de activar y desactivar genes se conoce como regulación génica. La regulación génica es una parte importante del desarrollo normal. Los genes se activan y apagan en diferentes patrones durante el desarrollo para hacer que una célula cerebral se vea y actúe de manera diferente de una célula hepática o una célula muscular, por ejemplo. La regulación génica también permite que las células reaccionen rápidamente a los cambios en sus entornos. Si bien sabemos que la regulación de los genes es crítica para la vida, este complejo proceso aún no se comprende completamente.

Para que una célula funcione correctamente, las proteínas necesarias deben sintetizarse en el momento adecuado. Todos los organismos y células controlan o regulan la transcripción y traducción de su ADN en proteína. El proceso de activar un gen para producir ARN y proteína se denomina expresión génica. Ya sea en un organismo unicelular simple o en un organismo multicelular complejo, cada célula controla cuándo y cómo se expresan sus genes. Para que esto ocurra, debe haber un mecanismo para controlar cuándo se expresa un gen para producir ARN y proteína, qué cantidad de la proteína se elabora, y cuándo es el momento de dejar de producir esa proteína porque ya no es necesaria.

Las células en organismos multicelulares están especializadas; las células en diferentes tejidos se ven muy diferentes y realizan diferentes funciones. Por ejemplo, una célula muscular es muy diferente de una célula hepática, que es muy diferente de una célula de la piel. Estas diferencias son consecuencia de la expresión de diferentes conjuntos de genes en cada una de estas células. Todas las células tienen ciertas funciones básicas que deben realizar por sí mismas, como convertir la energía en las moléculas de azúcar en energía en ATP. Por lo tanto, existe un conjunto de genes “domésticos” que se expresan en todas las células. Cada tipo de célula también tiene muchos genes que no se expresan porque la célula no necesita realizar esas funciones. Las células específicas también expresan muchos genes que no son expresados por otras células para que puedan llevar a cabo sus funciones especializadas. Además, las células encenderán o desactivarán ciertos genes en diferentes momentos en respuesta a cambios en el ambiente o en diferentes momentos durante el desarrollo del organismo. Los organismos unicelulares, tanto eucariotas como procariotas, también encienden y apagan genes en respuesta a las demandas de su entorno para que puedan responder a condiciones especiales.

El control de la expresión génica es extremadamente complejo. Las disfunciones en este proceso son perjudiciales para la célula y pueden conducir al desarrollo de muchas enfermedades, entre ellas el cáncer.