Regulación y control de la expresión genética:

Introducción:
La regulación y el control de la expresión genética es diferentes en células eucariotas y procariotas.
Células eucariotas:
Los organismos multicelulares complejos están compuestos de diferentes tejidos cuyas características individuales dependen de las proteínas específicas expresadas por sus tipos celulares. La diferenciación, el desarrollo y la funcionalidad de los tejidos específicos dependen del conjunto de proteínas selectivamente expresadas por cada célula. Estas proteínas expresadas en forma diferencial pueden funcionar como componentes estructurales de las células, enzimas reguladoras del metabolismo, factores de transcripción, receptores celulares, componentes intracelulares de señalización, etc. La expresión incorrecta de tales proteínas, su expresión en lugares equivocados, a destiempo, o la producción en cantidades anormales de proteínas específicas o de proteínas de función anómala subyace a toda patología celular de base genética. Por consiguiente el conocimiento de los mecanismos de regulación de la expresión proteica en eucariontes contribuirá al conocimiento de las bases moleculares de diversas patologías.
Niveles de regulación de la expresión genéticaen eucariontes:
En las células eucariotas, la capacidad de expresar proteínas biológicamente activas resulta de diferentes niveles regulatorios. Tipos de controles de la expresión genética:
-Controles transcripcionales:
Por medio de la regulación del inicio de la transcripción se puede elegir qué genes activar o inhibir en un momento determinado, así como también regular la cantidad de ARNm producido. Esto se logra a través de mecanismos muy diferentes, pero solo hablaré de 1 de ellos. Implica mantener apagados ciertos genes: en determinados tipos celulares, hay regiones de ADN que están siempre apagadas y cuyos genes no se transcriben nunca. Controles postranscripcionales
• Mecanismos de corte y empalme (del inglés, Splicing). Mediante el splicing, los intrones –secuencias no codificantes- son eliminados del pre-ARNm y los exones son unidos: el ARNm maduro está formado sólo por exones. En ciertos casos, pueden quedar entre las secuencias de exones algunos intrones que son utilizados como molde en la traducción. Esto se denomina splicing alternativo y en teoría puede generar proteínas diferentes, de manera proporcional al número de intrones que contenga el gen. Por medio de este mecanismo de regulación se “elige” qué intrones sacar de la secuencia que va a ser traducida. Si una proteína contiene tres intrones, se puede crear un ARNm con uno, dos o tres intrones entre la secuencia codificante. Como resultado obtenemos proteínas similares, ya que los exones son iguales, pero su diferencia está dada por la secuencia de los intrones. Controles postraduccionales Una vez sintetizadas, las proteínas pueden ser modificadas mediante la unión de distintas moléculas (grupos fosfato, adenilatos, azúcares, etcétera). Estos agregados permiten regular la acción proteica de manera muy rápida porque no dependen del proceso de síntesis. Existen además ciertas proteínas que contienen segmentos que, bajo ciertas condiciones, se activan y se separan de la molécula, que puede cambiar su actividad. Otro mecanismo de regulación es la degradación de proteínas. La vida media de la proteína puede ser un parámetro a regular que también actúa de manera rápida. El sistema ubiquitina-proteosoma (que ya nombramos previamente) lleva a cabo la degradación. Células procariotas:
-OPERON lac:
El operón lac se encuentra bajo un tipo de regulación negativa, donde los genes pueden transcribirse siempre, salvo cuando la proteína represora Lac I se encuentra unida a la región operadora, por la cual presenta una elevada afinidad. En este caso, el promotor del gen lac I es constitutivo, por lo que la proteína Lac I se expresa permanentemente y permanece unida en forma de tetrámero a la zona operadora, impidiendo la transcripción de los genes estructurales. La regulación del operón funcionaría de la siguiente forma:
• En presencia de lactosa: la lactosa es el inductor del operón. Es capaz de unirse a la proteína represora Lac I y generar un cambio conformacional que disminuye su afinidad por la región operadora. De esta forma, la región operadora queda libre, la RNA polimerasa puede transcribir libremente los genes estructurales y la β-galactosidasa puede degradar la lactosa a glucosa más galactosa.
• En ausencia de lactosa: en ausencia de inductor, la proteína represora Lac I mantiene su elevada afinidad por la región operadora, impidiendo que la RNA polimerasa transcriba los genes estructurales. De esta forma, el sistema permanece cerrado con el consecuente ahorro energético para la bacteria. Otros métodeos de control son:
-OPERÓN TRIPTÓFANO.
-REGULACIÓN DEL SISTEMA SOS.
-FAGO LAMBDA.