4.13: Regulación de Genes Eucariotas
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Esa es la pregunta clave. La regulación génica en eucariotas es un proceso altamente regulado que generalmente involucra muchas proteínas, que se unen entre sí o se unen al ADN.
Regulación de genes eucariotas
En las células eucariotas, el inicio de la transcripción es una de las partes más complicadas de la regulación génica. Puede haber muchas proteínas reguladoras y elementos reguladores involucrados. La regulación también puede involucrar potenciadores. Los potenciadores son regiones distantes de ADN que pueden retroceder para interactuar con el promotor de un gen.
La Caja TATA
Los diferentes tipos de células tienen patrones únicos de elementos reguladores que dan como resultado que solo se transcriban los genes necesarios. Es por eso que una célula de la piel y una célula nerviosa, por ejemplo, son tan diferentes entre sí. Sin embargo, algunos patrones de elementos reguladores son comunes a todos los genes, independientemente de las células en las que se presenten. Un ejemplo es la caja TATA, así llamada porque tiene una secuencia central de TATAAA. Este es un elemento regulador que forma parte del promotor de la mayoría de los genes eucariotas. Varias proteínas reguladoras se unen a la caja TATA, formando un complejo multiproteico. Es solo cuando todas las proteínas apropiadas están unidas a la caja TATA que la ARN polimerasa reconoce el complejo y se une al promotor. Una vez que la ARN polimerasa se une, comienza la transcripción. Para ver un video que muestra el papel de la caja TATA en el inicio de la transcripción, vaya a este enlace: http://www.youtube.com/watch?v=6tqPsI-9aQA.
Regulación Durante el Desarrollo
La regulación de la expresión génica es extremadamente importante durante el desarrollo de un organismo. Las proteínas reguladoras deben activar ciertos genes en células particulares en el momento justo para que el organismo desarrolle órganos y sistemas orgánicos normales. Los genes homeobox son un ejemplo de genes que regulan el desarrollo. Codifican proteínas reguladoras que enciendan series completas de los principales genes del desarrollo. En los insectos, los genes homeobox llamados genes hox aseguran que las partes del cuerpo como las extremidades se desarrollen en el lugar correcto. La siguiente figura muestra cómo una mutación en un gen hox puede afectar el desarrollo de un insecto. Otros organismos, entre ellos los humanos, también tienen como genes. Puedes conocer más sobre los genes homeobox en este enlace: http://www.youtube.com/watch?v=LFG-aLidT8s.
Efecto de la Mutación del Gen Hox. Los científicos provocaron una mutación en un gen hox de esta mosca de la fruta. Como resultado de la mutación, una pata creció de su cabeza donde debería haberse desarrollado una antena.
Expresión génica y cáncer
Las mutaciones que causan cáncer generalmente ocurren en dos tipos de genes reguladores: genes supresores de tumores y protooncogenes (ver Figura a continuación). Estos genes producen proteínas reguladoras que controlan el ciclo celular. Cuando los genes mutan, las células con mutaciones se dividen rápidamente y sin límites, potencialmente dando como resultado un tumor y cáncer.
Cómo se desarrolla el cáncer. Este diagrama de flujo muestra cómo una serie de mutaciones en genes supresores de tumores y protooncogenes conduce al cáncer.
Resumen
- La regulación de la transcripción en eucariotas es generalmente más compleja que en procariotas. Implica elementos reguladores únicos en diferentes células así como elementos reguladores comunes como la caja TATA.
- La regulación es especialmente importante durante el desarrollo. Puede involucrar genes reguladores como genes homeobox que activan o desactivan otros genes reguladores.
- Las mutaciones en genes reguladores que normalmente controlan el ciclo celular causan cáncer.
Explora más
Utilice este recurso para responder a las preguntas que siguen.
- Los genes maestros controlan los planes corporales básicos en www.dnalc.org/resources/nobel/lewis_nauulein_wieschaus.html.
- ¿Cómo se identificaron los genes que controlan el desarrollo embrionario temprano?
- Describir la polaridad del óvulo fertilizado, ya que se relaciona con la expresión de proteínas.
- ¿A qué se refiere la “segmentación” en la mosca en desarrollo?
- ¿Qué es un mutante gap?
- Describir el mutante antennapedia.
- ¿Qué es una proteína homeobox?
Revisar
- Identificar la caja TATA y su función en la transcripción.
- ¿Qué es un gen homeobox?
- ¿Por qué es especialmente importante la regulación genética durante el desarrollo?
- ¿Qué son los genes supresores de tumores y los protooncogenes?
- Esboce cómo podría verse un insecto con un gen hox mutado. Explica tu boceto.