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Regulación y coordinación

› Armonía estructural, equilibrio celular

› Adaptación a condiciones ambientales cambiantes (organismos unicelulares)

› Diferenciación celular

Objetivos de la regulación a nivel celularObjetivos de la regulación a nivel celular

› Integración de las actividades celulares de diferentes tejidos, órganos y sistemas

› Respuesta coordinada y adaptación a cambios ambientales

› Desarrollo

Objetivos de la coordinación a nivel de organismoObjetivos de la coordinación a nivel de organismo


Niveles de regulaciónNiveles de regulación


No todos los genes se expresan simultáneamente ni al mismo nivel

Genes constitutivos: se expresan al mismo nivel independientemente de las condicionesambientales

Genes regulados: se expresan a distintos niveles (o no se expresan) dependiendo de las condiciones

Genes constitutivos y genes reguladosGenes constitutivos y genes regulados

Regulación de la expresión génicaRegulación de la expresión génica


Expresión génica en procariotas: ARNs policistrónicosExpresión génica en procariotas: ARNs policistrónicos


Regulación de la expresión génica en procariotasRegulación de la expresión génica en procariotas

El operónEl operón


Regulación de la expresión de los genes estructuralesRegulación de la expresión de los genes estructurales


Operón Operón laclac: control negativo inducible: control negativo inducible


Operón Operón laclac: control positivo inducible: control positivo inducible


Operón Operón trptrp: control negativo reprimible: control negativo reprimible


Operón Operón nod nod en rizobios: control positivo inducibleen rizobios: control positivo inducible

Simbiosis Rhizobium-leguminosasSimbiosis Rhizobium-leguminosas


Simbiosis Rhizobium-leguminosasSimbiosis Rhizobium-leguminosas


Niveles de regulación en eucariotasNiveles de regulación en eucariotas


Regulación de la expresión génica en eucariotasRegulación de la expresión génica en eucariotasGenes monocistrónicosGenes monocistrónicos

La iniciación de la transcripción en eucariotas requiere:

•Factores de transcripción generales que se unen al promotor•Factores de transcripción reguladores activadores (mayoritariamente) o represores, que se unen a secuencias intensificadoras o silenciadoras que pueden actuar a gran distancia y en cualquier orientación.•Estas controlan la estructura de la cromatina y la tasa de transcripción reguladores


Regulación de la expresión génica en eucariotasRegulación de la expresión génica en eucariotas

hélice-vuelta-hélice

cremallera de leu

Dominios proteicos clásicos de unión a ADNDominios proteicos clásicos de unión a ADN


Regulación de la expresión génica en eucariotasRegulación de la expresión génica en eucariotas

Regulación a nivel transcripcional.

1.Selección del gen que se transcribe

2.Modificación de la tasa de expresión 3. Uso de promotores alternativos


Regulación post-transcripcionalRegulación post-transcripcional

•Modificación del extremo 3’: Poliadenilación y uso de secuencias de término alternativas

•Splicing alternativo

•Edición del RNA


Regulación post-transcripcionalRegulación post-transcripcionalProcesamiento (splicing) alternativoProcesamiento (splicing) alternativo


Regulación post-transcripcionalRegulación post-transcripcionalEdición del ARNEdición del ARN


Regulación transcripcional y post-transcripcional múltipleRegulación transcripcional y post-transcripcional múltiple


•Silenciamiento de ARN

•Velocidad de síntesis de proteínas

•Velocidad de degradaciónse proteínas

•Modificaciones postraduccionales

•Destino diferencial

Regulación traduccional y post-traduccionalRegulación traduccional y post-traduccional


Regulación traduccional y post-traduccionalRegulación traduccional y post-traduccional

siARNsiARN


Regulación epigenética (heredable)Regulación epigenética (heredable)Metilación de citosina en islas CpG e ImprintingMetilación de citosina en islas CpG e Imprinting


Regulación epigenética (heredable)Regulación epigenética (heredable)Acetilación-desacetilación de histonasAcetilación-desacetilación de histonas


Algunos genes expresan sólo el alelo paterno o sólo el alelo materno, pero no ambos. El otro alelo es reprimido

1.Exclusión alélica independiente del origen cromosómico (al azar)

a) Exclusión alélica por Inactivación del cromosoma Xb) Exclusión alélica por reordenamiento programado del DNA (ej. inmunoglobulinas)c) Exclusión alélica por mecanismos desconocidos (ej. receptores olfativos)

2.Exclusión alélica dependiente del origen cromosómico: imprinting genómico (impronta)

Exclusión alélicaExclusión alélica(expresión selectiva de uno de los alelos)(expresión selectiva de uno de los alelos)


Exclusión alélica por imprinting genómicoExclusión alélica por imprinting genómico


Señalización celularSeñalización celular


Señalización celular: vías de “entrada” de la señal en la Señalización celular: vías de “entrada” de la señal en la célulacélula


Percepción de la señal: unión a receptores de membrana Percepción de la señal: unión a receptores de membrana o intracelulareso intracelulares


Posibles tipos de receptores de membranaPosibles tipos de receptores de membrana


Principales rutas de transducción de señalesPrincipales rutas de transducción de señales

Segundosmensajeros


Cascadas de proteín quinasasCascadas de proteín quinasas


Segundos mensajeros: AMPcSegundos mensajeros: AMPc


Segundos mensajeros: CaSegundos mensajeros: Ca2+2+


Segundos mensajeros: IP3 y diacilglicerolSegundos mensajeros: IP3 y diacilglicerol


Los segundos mensajeros pueden activar rutas de quinasasLos segundos mensajeros pueden activar rutas de quinasas


Los segundos mensajeros pueden inducir otros Los segundos mensajeros pueden inducir otros segundos mensajerossegundos mensajeros


Las distintas rutas de percepción y transducción de Las distintas rutas de percepción y transducción de señales están interconectadasseñales están interconectadas


Coordinación a nivel de organismoCoordinación a nivel de organismo

Animales

•Sistema neuroendocrino

Vegetales

•Fitohormonas

•Fotorreceptores


Coordinación a nivel de organismoCoordinación a nivel de organismoSistema neuroendocrino de animalesSistema neuroendocrino de animales


Sistema neuroendocrino de animalesSistema neuroendocrino de animalesEje hipotálamo-hipófisisEje hipotálamo-hipófisis


Mecanismo de actuación hormonalMecanismo de actuación hormonalHormonas peptídicasHormonas peptídicas


Mecanismo de actuación hormonalMecanismo de actuación hormonalHormonas esteroideasHormonas esteroideas


Fotomorfogénesis:Fotomorfogénesis:El desarrollo etiolado es revertido por la luzEl desarrollo etiolado es revertido por la luz

Oscuridad

Luz

Maíz Guisante


FotomorfogénesisFotomorfogénesisFitocromo: receptor activado por luz rojaFitocromo: receptor activado por luz roja


El fitocromo se une a factores de transcripción El fitocromo se une a factores de transcripción activándolosactivándolos


FitohormonasFitohormonas

AIA (ácido indolacético)

zeatina

ácido giberélico

ABA (ácido abscísico)

Etileno H2C=CH2

AUXINAS: división y crecimiento celular

CITOQUININAS: división celular

GIBERELINAS: altura de la planta, floración y germinación

ABA: apertura estomática (respuesta a estrés) y dormición de la semilla

ETILENO: senescencia y maduración de fruto

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