16.1: Expresión génica procariota versus eucariota

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Para entender cómo se regula la expresión génica, primero debemos entender cómo un gen se convierte en una proteína funcional en una célula. El proceso ocurre tanto en células procariotas como eucariotas, solo de formas ligeramente diferentes.

Debido a que los organismos procariotas carecen de un núcleo celular, los procesos de transcripción y traducción ocurren casi simultáneamente. Cuando la proteína ya no es necesaria, la transcripción se detiene. Cuando no hay ARNm presente, no se puede producir ninguna proteína. Como resultado, el método primario para controlar qué tipo y cuánta proteína se expresa en una célula procariota es a través de la regulación de la transcripción del ADN en ARN. Todos los pasos posteriores ocurren automáticamente. Cuando se requiere más proteína, se produce más transcripción. Por lo tanto, en las células procariotas, el control de la expresión génica se encuentra casi en su totalidad a nivel transcripcional.

Las células eucariotas, por el contrario, tienen orgánulos intracelulares y son mucho más complejas. Recordemos que en las células eucariotas, el ADN está contenido dentro del núcleo de la célula y ahí es donde se transcribe para producir ARNm. El ARNm recién sintetizado es transportado fuera del núcleo hacia el citoplasma, donde los ribosomas traducen el ARNm para producir proteína. Los procesos de transcripción y traducción están físicamente separados por la membrana nuclear; la transcripción ocurre solo dentro del núcleo, y la traducción solo ocurre fuera del núcleo en el citoplasma. La regulación de la expresión génica puede ocurrir en cualquier etapa del proceso (Figura\(\PageIndex{1}\)):

Nivel epigenético: regula la fuerza con la que se enrolla el ADN alrededor de las proteínas histonas para empaquetarlo en cromosomas
Nivel transcripcional: regula la cantidad de transcripción que se lleva a cabo
Nivel postranscripcional: regula aspectos del procesamiento del ARN (como el corte y empalme) y el transporte fuera del núcleo
Nivel traslacional: regula la cantidad del ARN que se traduce en proteína
Nivel postraduccional: regula cuánto tiempo dura la proteína después de que se haya elaborado y si la proteína se procesa en una forma activa

La ilustración muestra los pasos de la síntesis de proteínas en tres etapas: transcripción, procesamiento de ARN y traducción. — **Figura\(\PageIndex{1}\): La** expresión génica eucariota se regula durante la transcripción y el procesamiento del ARN, los cuales tienen lugar en el núcleo, así como durante la traducción de proteínas, que tiene lugar en el citoplasma. La regulación adicional puede ocurrir a través de modificaciones postraduccionales de proteínas.

Las diferencias en la regulación de la expresión génica entre procariotas y eucariotas se resumen en la Tabla\(\PageIndex{1}\).

Tabla\(\PageIndex{1}\): Diferencias en la regulación de la expresión génica de organismos procariotas y eucariotas

Organismos procariotas	Organismos eucariotas
Núcleo de carencia	Contienen núcleo
La transcripción de ARN y la traducción de proteínas ocurren casi simultáneamente	La transcripción del ARN ocurre antes de la traducción de proteínas, y tiene lugar en el núcleo. La traducción de ARN a proteína ocurre en el citoplasma. El posprocesamiento de ARN incluye la adición de una caperuza 5', cola poli-A y escisión de intrones y corte y empalme de exones.
La expresión génica está regulada principalmente a nivel transcripcional	La expresión génica está regulada en muchos niveles (epigenético, transcripcional, postranscripcional, traduccional y postraduccional)

Referencias

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OpenStax, Conceptos de Biología. OpenStax CNX. mayo 18, 2016 http://cnx.org/contents/b3c1e1d2-839...9a8aafbdd@9.10