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Articulo de referencia

Gen regulador

Vía de regulación genética En genética , un gen regulador , regulador o gen regulador es un gen involucrado en el control de la expresión de uno o más genes. Las secuencias regu...

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Vía de regulación genética

En genética , un gen regulador , regulador o gen regulador es un gen involucrado en el control de la expresión de uno o más genes. Las secuencias reguladoras , que codifican genes reguladores, suelen estar en el extremo 5' (5') con respecto al sitio de inicio de la transcripción del gen que regulan. Además, estas secuencias también pueden encontrarse en el extremo 3' (3') con respecto al sitio de inicio de la transcripción. En ambos casos, ya sea que la secuencia reguladora aparezca antes (5') o después (3') del gen que regula, la secuencia suele estar a muchos kilobases del sitio de inicio de la transcripción . Un gen regulador puede codificar una proteína o actuar a nivel de ARN , como en el caso de los genes que codifican microARN . Un ejemplo de gen regulador es un gen que codifica una proteína represora que inhibe la actividad de un operador (un gen que se une a proteínas represoras, inhibiendo así la traducción de ARN a proteína mediante la ARN polimerasa ). [ 1 ]

En procariotas , los genes reguladores suelen codificar proteínas represoras . Estas proteínas se unen a operadores o promotores , impidiendo que la ARN polimerasa transcriba el ARN. Generalmente se expresan de forma constante, por lo que la célula siempre dispone de moléculas represoras. [ 2 ] Los inductores provocan que las proteínas represoras cambien de forma o dejen de unirse al ADN, permitiendo así que la ARN polimerasa continúe la transcripción. Los genes reguladores pueden estar ubicados dentro de un operón , adyacentes a él o alejados de él. [ 3 ]

Otros genes reguladores codifican proteínas activadoras . Un activador se une a un sitio en la molécula de ADN y provoca un aumento en la transcripción de un gen cercano. En procariotas, una proteína activadora bien conocida es la proteína activadora de catabolitos (CAP), que participa en el control positivo del operón lac .

En la regulación de la expresión génica , estudiada en la biología evolutiva del desarrollo (evo-devo), tanto los activadores como los represores desempeñan papeles importantes. [ 4 ]

Los genes reguladores también pueden describirse como reguladores positivos o negativos, según las condiciones ambientales que rodean a la célula. Los reguladores positivos son elementos reguladores que permiten la unión de la ARN polimerasa a la región promotora, permitiendo así que se produzca la transcripción. En el caso del operón lac, el regulador positivo sería el complejo CRP-cAMP, que debe unirse cerca del sitio de inicio de la transcripción de los genes lac. La unión de este regulador positivo permite que la ARN polimerasa se una correctamente al promotor de la secuencia del gen lac, lo que impulsa la transcripción de los genes lac : lac Z, lac Y y lac A. Los reguladores negativos son elementos reguladores que impiden la unión de la ARN polimerasa a la región promotora, reprimiendo así la transcripción. En el caso del operón lac, el regulador negativo sería el represor lac, que se une al promotor en el mismo sitio al que normalmente se une la ARN polimerasa. La unión del represor lac al sitio de unión de la ARN polimerasa inhibe la transcripción de los genes lac. Solo cuando un inductor se une al represor lac, el sitio de unión queda libre para que la ARN polimerasa lleve a cabo la transcripción de los genes lac. [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]

Elementos reguladores de genes

Los promotores se ubican al inicio del gen y sirven como el sitio donde se ensambla la maquinaria de transcripción y comienza la transcripción del gen. Los potenciadores activan los promotores en ubicaciones, momentos y niveles específicos, y pueden definirse simplemente como los "promotores del promotor". Se cree que los silenciadores desactivan la expresión génica en momentos y lugares específicos. Los aisladores, también llamados elementos de frontera, son secuencias de ADN que crean límites cis-reguladores que impiden que los elementos reguladores de un gen afecten a los genes vecinos. El dogma general es que estos elementos reguladores se activan mediante la unión de factores de transcripción , proteínas que se unen a secuencias de ADN específicas y controlan la transcripción del ARNm . Puede haber varios factores de transcripción que deban unirse a un elemento regulador para activarlo. Además, otras proteínas, llamadas cofactores de transcripción, se unen a los propios factores de transcripción para controlar la transcripción. [ 8 ] [ 9 ]

Reguladores negativos

Los reguladores negativos actúan para prevenir la transcripción o la traducción. Ejemplos como cFLIP suprimen los mecanismos de muerte celular que conducen a trastornos patológicos como el cáncer y, por lo tanto, desempeñan un papel crucial en la resistencia a los fármacos . Eludir a estos actores es un desafío en la terapia del cáncer . [ 10 ] Los reguladores negativos de la muerte celular en el cáncer incluyen cFLIP , la familia Bcl 2 , Survivin , HSP , IAP , NF-κB , Akt , mTOR y FADD . [ 10 ]

Detección

Existen diversas técnicas para detectar genes reguladores, pero algunas se utilizan con mayor frecuencia que otras. Una de ellas es la técnica ChIP-chip. ChIP-chip es una técnica in vivo que se utiliza para determinar los sitios de unión genómica de los factores de transcripción en los reguladores de respuesta de sistemas de dos componentes. El ensayo in vitro basado en microarrays (DAP-chip) permite determinar los genes diana y las funciones de los sistemas de transducción de señales de dos componentes . Este ensayo aprovecha el hecho de que los reguladores de respuesta pueden fosforilarse y, por lo tanto, activarse in vitro mediante donantes de moléculas pequeñas como el acetilfosfato . [ 11 ] [ 12 ]

Huella filogenética

El análisis filogenético de huellas genéticas es una técnica que utiliza alineamientos de secuencias múltiples para determinar la ubicación de secuencias conservadas, como los elementos reguladores. Además de los alineamientos de secuencias múltiples, este análisis requiere tasas estadísticas de secuencias conservadas y no conservadas. Mediante la información proporcionada por los alineamientos de secuencias múltiples y las tasas estadísticas, se pueden identificar los mejores motivos conservados en las regiones ortólogas de interés. [ 13 ] [ 14 ]

Referencias

  1. ↑ "Gen regulador - Diccionario en línea de biología" . www.biology-online.org . Consultado el 6 de febrero de 2016 .
  2. ↑ Biología de Campbell: conceptos y conexiones, 7.ª edición . Pearson Education. 2009. págs. 210–211 . 
  3. ↑ Mayer, Gene. "BACTERIOLOGÍA - CAPÍTULO NUEVE MECANISMOS DE REGULACIÓN GENÉTICA" . Microbiología e Inmunología en línea . Facultad de Medicina de la Universidad de Carolina del Sur . Consultado el 30 de diciembre de 2012 .
  4. ↑ Suzuki, David (2005). Introducción al análisis genético . San Francisco: WH Freeman. ISBN 978-0-7167-4939-4.
  5. ↑ Casadaban, Malcolm J. (1976-07-05). "Regulación del gen regulador de la vía de la arabinosa, araC". Journal of Molecular Biology . 104 (3): 557– 566. doi : 10.1016/0022-2836(76)90120-0 . PMID 781294 . 
  6. ↑ Wong, Oi Kwan; Guthold, Martin; Erie, Dorothy A; Gelles, Jeff (2008). "Bucles de ADN-represor Lac interconvertibles revelados por experimentos de molécula única" . PLOS Biology . 6 (9) e232. doi : 10.1371/journal.pbio.0060232 . PMC 2553838. PMID 18828671 .  
  7. ↑ Jiang, Xiaofeng; Pan, Hui; Nabhan, Joseph F.; Krishnan, Ramaswamy; Koziol-White, Cynthia; Panettieri, Reynold A.; Lu, Quan (2012-05-01). "Un nuevo análisis de ARN de interferencia derivado de EST revela un papel crítico para la farnesil difosfato sintasa en la internalización y regulación negativa del receptor β2-adrenérgico" . The FASEB Journal . 26 (5): 1995– 2007. doi : 10.1096/fj.11-193870 . ISSN 0892-6638 . PMC 3336790. PMID 22278941 .   
  8. ↑ Khan, Arshad H.; Lin, Andy; Smith, Desmond J. (2012-09-24). "Descubrimiento y caracterización de elementos reguladores transcripcionales exónicos humanos" . PLOS ONE . 7 (9) e46098. Bibcode : 2012PLoSO...746098K . doi : 10.1371/journal.pone.0046098 . ISSN 1932-6203 . PMC 3454335. PMID 23029400 .   
  9. ^ Ahituv, Nadav (2012). Ahituv, Nadav (ed.). Elementos reguladores genéticos . doi : 10.1007/978-1-4614-1683-8 . ISBN 978-1-4614-1682-1. S2CID 40483427 . {{cite book}}: |journal=ignorado ( ayuda )
  10. 1 2 Razaghi, Ali; Heimann, Kirsten; Schaeffer, Patrick M.; Gibson, Spencer B. (2018-01-10). "Reguladores negativos de las vías de muerte celular en el cáncer: perspectiva sobre biomarcadores y terapias dirigidas". Apoptosis . 23 (2): 93– 112. doi : 10.1007/s10495-018-1440-4 . ISSN 1360-8185 . PMID 29322476 . S2CID 3424489 .   
  11. ↑ Kogelman, Lisette JA; Cirera, Susanna; Zhernakova, Daria V; Fredholm, Merete; Franke, Lude; Kadarmideen, Haja N (2014-09-30). "Identificación de redes de genes de coexpresión, genes reguladores y vías para la obesidad basadas en la secuenciación de ARN del tejido adiposo en un modelo porcino" . BMC Medical Genomics . 7 57. doi : 10.1186/1755-8794-7-57 . ISSN 1755-8794 . PMC 4183073. PMID 25270054 .   
  12. ↑ Rajeev, Lara; Luning, Eric G.; Mukhopadhyay, Aindrila (2014). "Método de chip purificado por afinidad de ADN (DAP-chip) para determinar genes diana para sistemas reguladores bacterianos de dos componentes | Protocolo" . Journal of Visualized Experiments (89) e51715. doi : 10.3791/51715 . PMC 4233932. PMID 25079303. Recuperado el 8 de abril de 2016 .  
  13. ^ Satija, Rahul; Novák, Ádám; Miklós, István; Lyngsø, Runa; Hein, Jotun (28 de agosto de 2009). "BigFoot: alineación bayesiana y huella filogenética con MCMC" . Biología Evolutiva del BMC . 9 (1): 217. Código bibliográfico : 2009BMCEE...9..217S . doi : 10.1186/1471-2148-9-217 . ISSN 1471-2148 . PMC 2744684 . PMID 19715598 .   
  14. ↑ Blanchette, Mathieu; Tompa, Martin (2002-05-01). "Descubrimiento de elementos reguladores mediante un método computacional para la huella filogenética" . Genome Research . 12 (5): 739– 748. doi : 10.1101/gr.6902 . ISSN 1088-9051 . PMC 186562. PMID 11997340 .   
  • Base de datos de factores de transcripción de plantas
  • Regulador+Gen en los Encabezamientos de Materias Médicas (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.
  • http://www.news-medical.net/life-sciences/Gene-Expression-Techniques.aspx
  • http://www.britannica.com/science/regulator-gene
  • https://www.boundless.com/biology/textbooks/boundless-biology-textbook/gene-expression-16/regulation-of-gene-expression-111/prokaryotic-versus-eukaryotic-gene-expression-453-11678/ Archivado el 8 de octubre de 2016 en Wayback Machine