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Dr. Antonio Barbadilla
Tema 9. Regulación de la expresión génica en eucariotas 1
Tema 9: Regulación de la expresión génica en eucariotas
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Tema 9. Regulación de la expresión génica en eucariotas 2
Objetivos tema 9:Regulación de la expresión génica en eucariotas
Deberán quedar bien claros los siguientes puntos:
•Regulación genética durante el desarrollo•Totipotencia y diferenciación•Mapas de destino en el nemátodo Caenorhaditis elegans•Desarrollo temprano de Drosophila
•Genes maternos•Genes segmentales•Genes homeóticos
•Regulación de la transcripción en eucariotas•Interacción elementos cis y factores trans•Metilación del DNA
•Regulación postrancripcional•Procesamiento alternativo
•Generación genética de la diversidad de anticuerpos•Genética del cáncer
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Tema 9. Regulación de la expresión génica en eucariotas 3
Desarrollo ontogenético
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Tema 9. Regulación de la expresión génica en eucariotas 4
El nemátodo Caenorhaditis elegans
959 células somáticasCiclo vida 3,5 días
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Tema 9. Regulación de la expresión génica en eucariotas 5
El nemátodo Caenorhaditis elegans
959 células somáticasCiclo vida 3,5 días
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Mapa de destino celular en C.
elegans
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Mapa de destino celular
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Desarrollo temprano de Drosophila melanogaster
Juego de herramientas genéticas (Genetic toolkit): Conjunto de herramientas común que pueden utilizarse para crear
muchas estructuras
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Desarrollo temprano de Drosophila melanogaster
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Tema 9. Regulación de la expresión génica en eucariotas 10
Genes maternos: crean gradiente citoplasmático en el huevo y su origen es materno
•bicoid: segmentos anteriores•nanos: segmentos posteriores
Genes implicados en el desarrollo temprano de Drosophila melanogaster
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Tema 9. Regulación de la expresión génica en eucariotas 11
Genes de segmentación (aprx. 20): determinan el número y la organización de los segmentos
•Genes gap: regiones del embrión•Genes regla de pares (pair-rules): definen pares de segmentos•Genes de polaridad de segmento: definen segmentos individuales
Genes implicados en el desarrollo temprano de Drosophila melanogaster
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Tema 9. Regulación de la expresión génica en eucariotas 12
Genes homeóticos: determinan la identidad de los segmentos. Se descubrieron a partir del estudio de mutantes homeóticos
Genes implicados en el desarrollo temprano de Drosophila melanogaster
Mutante Antennapedia
Mutante bithorax
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Genes implicados en el desarrollo temprano de Drosophila melanogaster
Mutante Antennapedia
Mutante bithorax
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Genes implicados en el desarrollo temprano de Drosophila melanogaster
Mutante Antennapedia
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Tema 9. Regulación de la expresión génica en eucariotas 15
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La expresión ectópica del gen homeótico eyeless produce la formación de las estructuras del ojo en una pata de Drosophila
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Genes homeóticos: determinan la identidad de los segmentos. Secuencia reguladora característica denominada homeobox -> Sec. DNA 180 pb, determinan sitios de unión DNA (motivo hélice-giro-hélice). Muy conservado entre especies
•Complejo Antennapedia: grupos de genes homeóticos que controlan la identidad de los segmentos anteriores•Complejo bithorax: grupos de genes homeóticos que controlan la identidad de los segmentos posteriores
Genes implicados en el desarrollo temprano de Drosophila melanogaster
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Conservacion evolutiva de
los genes homeóticos
(Hox)
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Genes Hox
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Filogenia genes Hox
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Esquema resumen de la cascada jerárquica de activación de genes
Genes implicados en el
desarrollo temprano de
Drosophila melanogaster
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Patrones de expresión de genes
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Patrones de expresión de genes
herramientas
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Regulación de la expresión génica en eucariotas
Regulación transcripción:•Interacción elementos cis y factores trans
•Elementos cis: promotores, intensificadores (enhancers) y silenciadores•Factores trans: factores de transcripción con dos dominios. Unión DNA e Inicio transcripción (algunos deben unirse antes a la RNA pol)
•Dominios unión al DNA (diferentes clases)•Motivo dedo de zinc•Motivo hélice-giro-hélice•Motivo cremallera de leucina•Motivo puños de cobre
•Hormonas esteroides
•Remodelamiento de la cromatina por proteínas y activación génica•Metilación del DNA
•Regulación postranscripcional•Procesamiento alternativo•iRNA
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Regulación de la expresión génica en eucariotas
Regulación transcripción:•Interacción elementos cis y factores trans
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Regulación de la expresión génica en eucariotas
Regulación transcripción:•Interacción elementos cis y factores trans
•Elementos cis: promotores, intensificadores (enhancers) y silenciadores
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Tema 9. Regulación de la expresión génica en eucariotas 27
Regulación de la expresión génica en eucariotas
Regulación transcripción:•Interacción elementos cis y factores trans
Factores trans: factores de transcripción con dos dominios. Unión DNA e Inicio transcripción (algunos deben unirse antes a la RNA pol)
•Dominios unión al DNA (diferentes clases)Motivo dedo de zinc Motivo hélice-giro-héliceMotivo cremallera de leucina Motivo puños de cobre
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Regulación de la expresión génica en eucariotas
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Regulación de la expresión génica en eucariotas
Regulación transcripción:•Interacción elementos cis y factores trans
•Factores trans: factores de transcripción con dos dominios. Unión DNA e Inicio transcripción (algunos deben unirse antes a la RNA pol)
•Hormonas esteroides
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Regulación de la expresión génica en eucariotas
Regulación transcripción:
Remodelamiento de la cromatina por proteínas y activación génica: código de las histonas (colas de histonas cuyos residuos de lisina pueden modicarse mediante la unión de grupos acetilo y metilo)
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Regulación de la expresión génica en eucariotas
Regulación transcripción:•Metilación del DNA en las regiones reguladoras de un gen que se hereda (herencia epigenética)-> Impronta parental (Parental imprinting)
Citosina Metil-Citosina
Metiltransferasa
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Regulación de la expresión génica en eucariotas
Regulación transcripción:•Regulación postranscripcional
•Procesamiento alternativo
•RNA interference, microRNAs (miRNA)
Procesamiento alternativo
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Regulación de la expresión génica en eucariotas
Regulación transcripción:•Regulación postranscripcional
•Procesamiento alternativo•RNA interference, microRNAs (miRNA)
microRNAs
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Genética del cáncer
Crecimiento incontrolado clon celular -> Metástasis. Selección natural entre células somáticas de un organismo que escapan al control del organismos
Tipos: •Leucemia (glóbulos blancos)•Linfoma (linfocitos)•Sarcoma (mesodermo: huesos, músculos)•Carcinoma (epitelio: piel, glándulas, mama) 85% cánceresTeoría mutacional y teoría vírica -> Fusión: Mutaciones somáticas
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Genética del cáncer
Metástasis
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Genética del cáncerCausas genéticas
Tres tipos de genes: •Oncogenes: promueven proliferación celular (protooncogén). Muy conservados evolutivamente. Patrón autosómico dominante
•Genes supresores de tumores (TS): Inhiben la proliferación celular. Patrón autosómico recesivo. (P53, el guardían del genoma –se expresa ante la falta de oxígeno, toxicidad ambiental, daños DNA)
•Genes mutadores: genes que aumentan la tasa de mutación del conjunto del genoma
Metáfora del autobús
•Acelerador = protooncogén•Freno = TS genes•Saboteador = genes mutadores
•Causas ambientales
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Animación genes maestros que controlan el diseño corporal Genesis of the body plan of Drosophila (Biology molecular of the Cell on line)Control of gene expression in eukaryotes
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