Resumen Genetica Biologia Celular y Molecular BCM Genetica

Antony Piriz - G43 Fmed Antony Piriz - G43 Fmed
Genética clásica y molecular - Teórico 1
Primeras preguntas acerca de herencia:

En un principio Aristóteles (322-384 AC) dice que ambos padres constituyen a la creación de los hijos
a través de la mezcla de sangres o humores.
Herencia mezcladora:
● Mezcla de caracteres de los padres en cada generación
● Explica que los miembros de una especie se parezcan
● Dos observaciones contradictorias
○ ¿Cómo surge la variación?
○ Descendientes de híbridos se parecen a los parentales
○ Características que desaparecen y reaparecen en generaciones posteriores
○ Existen características que se heredan incambiadas
BCM Desde hace siglos se ha trabajado sobre la manipulación del genoma, como por ejemplo, sobre el
maíz y el trigo, los cuales serían las formas salvajes que dieron origen a todas las formas que
GENÉTICA
conocemos de maíz y trigo.
Sin intervenir sobre la molécula de ADN que conocemos, se ha actuado indirectamente sobre el
genoma.
❖ Una de las personas que dio esa capacidad de intervenir indirectamente sobre el
genoma (sin intervenir sobre la molécula de ADN), fue Gregor Mendel (1865).
La herencia se debe a elementos discretos que no se mezclan y aparecen en proporciones
FMED
estables y repetibles.
❖ En 1928, con el experimento de Frederick Griffith (Infección con pneumococos)

comienza a aparecer la duda de que existe una molécula, que en un principio se llamó
Bases moleculares de la herencia
“molécula transformante”, la cual estaba involucrada en la transmisión de esa herencia.
Cómo es la molécula de ADN:
❖ En 1944-Avery, MacLeod y McCarty realizaron una serie de experimentos en los cuales

siguiendo con el mismo grupo de bacterias que usó Frederick Griffith, se detecta la base del
principio transformante como forma de comprender el ADN.
➢ Determinaron que el ADN era el material genético responsable de la transformación.
Propiedades de las moléculas informativas:

❖ Número limitado de subunidades
❖ Información biológica debe estar en una forma útil y legible
❖ Estable y reproducible (CONSERVACIÓN)
❖ Transmisión precisa de la información (EXPRESIÓN)
❖ Capacidad de cambiar (VARIACIÓN)
Modelo del ADN-Watson y Crick

Según Watson y Crick
Watson y Crick aparecen en el momento justo, ya que se tenía información acerca de
cómo era la estructura del ADN, sabíamos de la existencia de Adenina, Timina, El ADN es una estructura helicoidal con
Guanina, Citosina y que las mismas tenían una distribución muy particular, demostrado regularidades características de 0.34 nm
gracias al experimento de Erwin Chargaff en 1949. (Analiza la proporción de bases en el y 3.4 nm.
ADN) ❖ Doble hélice
❖ Dos cadenas antiparalelas
DNA Adenina Timina Guanina Citosina ❖ Apareamiento de bases
Timo Vacuno 1.7 1.6 1.2 1.0
Baso Vacuno 1.6 1.5 1.3 1.0
Levaduras 1.8 1.9 1.0 1.0
Bacilo Tube 1.1 1.0 2.6 2.4

Como se puede ver, las cantidades de Adenina y Timina son muy similares en los diferentes
tipos de ADN, de igual manera como sucede con la Guanina y la Citosina.
Cuando Watson y Crick comenzaron a trabajar en la Universidad de cambridge, se estaba

trabajando con la estructura cristalográfica del ADN (Datos de Rosalind Flanklin y Maurice
Wilkins). Lo que logran es un modelo que explique la estructura del ADN.
En 1957 Francis Crick describe 3 ideas que son el núcleo fundamental en

genètica
❖ La principal función de los genes es la manufactura de proteínas
➢ La hipótesis de la secuencia: El orden de las bases en una porción del

ADN es un código para una secuencia específica de aminoácidos.
➢ El problema del código: El propone un modelo en el cual se habla de que si
la secuencia “codifica” una proteína, con 4 nucleótidos y 20 aa el código más
simple debe ser de “tripletes”.(Es decir, combinaciones de 3 nucleótidos
darían la información para especificar cada aminoácido)
➢ El dogma central: Hay un sentido en la transmisión de la información. La
misma se transmite del ADN a un intermediario, el ARN, y de éste a
proteínas. Pero la información no se puede transmitir de proteínas a ADN.
Nucleósido
Es la biomolécula que se compone de una ribosa y una base nitrogenada, a diferencia del nucleótido
Estructura de los ácidos nucléicos que se conforma de un nucleósido y un grupo fosfato unido a la ribosa
Los ácidos nucléicos son las principales moléculas de información de la célula.
❖ El ADN desempeña un papel único como material genético, que en las células eucariotas se
encuentra en el núcleo.
❖ Distintos tipos de ARN participan en distintas actividades celulares.
➢ El ARNm transporta información desde el ADN a los ribosomas, donde sirve como
molde para la síntesis de proteínas.
➢ Otros tipos de ARN pueden ser el ribosómico y el ARN de transferencia
El ADN y el ARN son polímeros de nucleótidos, que consisten en bases de purina y pirimidinas
ligadas a azúcares fosforilados. Las bases nitrogenadas están ligadas a los azúcares
(2´-desoxirribiosa en el ADN, o ribosa en el ARN), además contienen uno o más grupos fosfato
unidos en el carbono 5´de las ribosdas/desoxiribosas.
Los nucleótidos se componen de:

Los nucleótidos son biomoléculas que están formadas por una base nitrogenada, una pentosa y de Bases nitrogenadas
uno a tres fosfato según si están sueltos o están formando parte de los ácidos nucleicos.} Son biomoléculas que tienen una estructura heterocíclica, lo que quiere decir que los anillos están
Los nucleótidos son monómeros de los ácidos nucleicos. formados por carbono y por nitrógeno. Existen dos familias de bases nitrogenadas, estas son las
❖ Azúcar purinas y las pirimidinas.
❖ Fosfato ❖ Purinas
❖ Base nitrogenada ➢ Contienen dos anillos y una estructura cíclica doble
➢ Adenina
Azúcares ➢ Guanina
❖ Ribosa ❖ Pirimidinas
❖ Desoxiribosa ➢ Tienen un solo anillo o estructura cíclica simple
➢ Citosina
Se diferencian por la presencia de un grupo hidroxilo en el carbono 2 de la ribosa ➢ Timina (ADN)
➢ Uracilo (ARN)
Siempre se une una pirimidina con una purina, la guanina se une con citosina formando 3 puentes de Pentosas
hidrógeno, la adenina se une con timina mediante 2 puentes de hidrógeno en el ADN o adenina con Son azúcares de 5 carbonos, hidrofilicas, que en los nucleótidos pueden ser ribosa en el ARN (ácido
uracilo por 2 puentes de hidrógeno en el ARN. Si un ácido nucleico es bicatenario se va a ribonucleico) o desoxirribosa en el ADN (ácido desoxirribo nucleico).
cumplir que la cantidad de guanina es igual a la cantidad de citosina y si es en el ADN la cantidad de Tanto la ribosa como la desoxirribosa tienen la misma estructura cíclica solo que la ribosa es una
adenina va a ser igual a la cantidad de timina, en el ARN la cantidad de adenina será igual a la pentosa que tiene OH y H en el carbono 2 ́ y la desoxirribosa tiene H y H en el carbono 2 ́. En un
cantidad de uracilo. En las bases nitrogenadas las superficies de la base es hidrofóbica y en los nucleótido se puede identificar a C1 ́ porque este se encuentra unido a la base nitrogenada, de esta
bordes hay polos, por lo tanto son hidrofílicas. manera podemos identificar a C2 ́ que es donde hay que mirar para ver si es ribosa o desoxirribosa y
de esta forma saber si es ARN o ADN.
Ácidos bicatenarios - Leyes de Chargaff

Al principio se pensaba que los ácidos nucleicos eran la repetición monótona de un tetranucleótido,
Complemento de bases de forma que no tenían variabilidad suficiente para ser la molécula biológica que almacenara la
información. Sin embargo, Chargaff (1950) demostró que las proporciones de las bases nitrogenadas
eran diferentes en los distintos organismos, aunque seguían algunas reglas.
Estas reglas de Chargaff se cumplen en los organismos cuyo material hereditario es ADN de doble
hélice.
Para que un ácido sea bicatenario debe cumplir con las Leyes de Chargaff, estas expresan que la
concentración de purinas y pirimidinas debe ser igual.
❖ La proporción de Adenina (A) es igual a la de Timina (T) [A]=[T]. La relación entre Adenina y
Timina es igual a la unidad [A]/[T]=1.
❖ La proporción de Guanina (G) es igual a la de Citosina (C). [G]=[C]. La relación entre
Fosfatos Guanina y Citosina es igual a la unidad [G]/[C]=1.
Son negativos, ácidos por lo tanto atraen básicos debido a esto son responsables de la basofilia que ❖ La proporción de bases púricas [A+G] es iguala la de las bases pirimidínicas [T+C].
presentan los ácidos. [A+G]=[T+C).
Los nucleótidos pueden tener 1, 2 ó 3 grupos fosfato unidos al carbono 5’ de la pentosa,existiendo ➢ La relación entre [A+G] y [T+C] es igual a la unidad [A+G]/[T+C]=1.
por tanto, nucleótidos 5’ monofosfato, nucleótidos 5’ difosfato y nucleótidos 5’ trifosfato. ❖ Sin embargo, la proporción entre [A+T] y [G+C] era característica de cada organismo,
En algunos casos el ácido fosfórico se une a la pentosa por el carbono 3’, existiendo nucleótidos 3’ pudiendo tomar por tanto, diferentes valores según la especie estudiada. Este resultado
monofosfato, difosfato o trifosfato según el número de grupos fosfato que posea. indicaba que los ácidos nucleicos no eran la repetición monótona de un tetranucleótido.
Existía Variabilidad en la composición de bases nitrogenadas.
En la siguiente tabla se observan las proporciones de las bases nitrogenadas Igualmente, en la siguiente tabla puede observarse como la proporción A+T/G+C varía de un
en algunos organismos organismo a otro
Organismo Tejido A+T/G+C

Precedencia del ADN A G C T
Escherichias coli - 1,00
Timo de bovino 28,2 21,5 21,2 27,8
Diplococcus pneumoniae - 1,59
Esperma de ovino 28,7 22,2 20,7 27,3
Mycobacterium tuberculosis - 0,42
Germen de trigo 27,3 22,7 16,8 27,1
Levadura - 1,79
Saccharomyces 31,3 18,7 17,1 32,9
Paracentrolus lividus (erizo mar) Esperma 1,85
Escherichia coli 26,0 24,9 25,2 23,9
Arenque Esperma 1,23
Mycobacterium tuberculosis 15,1 34,9 35,4 14,6
Rata Médula ósea 1,33
ØX174 (virus) 24,3 24,5 18,2 32,3
Hombre Timo 1,52
T3 23,7 26,2 27,7 23,5
Hombre Hígado 1,53
T5 30,3 19,5 19,5 30,8
Hombre Esperma 1,52
T7 32,4 18,3 32,4
Por tanto, la proporción A+T/G+C es específica de cada organismo y como veremos más adelante
Virus ARN A G C U cuando hablemos de las propiedades físico-químicas de los ácidos nucleicos, dicha proporción está
relacionada con la densidad y la temperatura de fusión.
Mosaico del Tabaco (TMV) 29,8 25,4 18,5 26,3
La terminología empleada para referirse a los nucleósidos y nucleótidos es la
Mosaico amarillo nabo 22,6 17,2 38,0 22,2 siguiente
Base nitrogenada Nucleósido Nucleótido
Poliomielitis 28,6 24,0 22,0 25,4
Adenina Adenosina Ácido adenílico
Encéfalo miocarditis del ratón 27,3 23,5 23,2 25,9
Guanina Guanidina Ácido guanílico
Retrovirus tipo 3 28,0 22,3 22,0 27,9
Citosina Citidina Ácido citidílico
Tumor de las heridas 31,1 18,6 19,1 31,3
En base a la tabla se llega a las siguientes conclusiones Timina Timidina Ácido timidílico
● Todos los ADN estudiados cumplen la relación A=T y G=C, excepto el ADN del
Uracilo Uridina Ácido uridílico
bacteriofagoØX174. El ADN de este virus es de una sola hélice.
● En los virus ARN no se cumple la equimolaridad de las bases excepto en el caso del virus
del Tumor de las heridas y de los Reovirus que tienen ARN de doble hélice. En estos virus se
cumple que A=U y G=C, además se cumple que A+G/U+C=1.
● El fago T2 y los otros fagos T-pares (T4 y T6) en vez de citosina tienen hidroximetil-citosina
(HMC).
● Algunos organismos tiene en su ADN una pequeña proporción de 5-metil-citosina
(5-Me-C)que sustituye a la citosina.
Síntesis de ácidos nucléicos Diferencias entre ADN y ARN

La polimerización de nucleótidos para formar ácidos nucleicos implica la formación de enlaces ❖ El ARN celular posee una longitud que va desde menos de 100 hasta varios miles de
fosfodiéster entre el 5' fosfato de un nucleótido y el 3' Hidroxilo de otro. Los oligonucleótidos son nucleótidos.
pequeños polímeros que contienen sólo unos pocos nucleótidos; los polinucleótidos mayores que ❖ Las moléculas de ADN celular pueden ser tan largas como varios cientos de millones de
componen el ARN y ADN celular pueden contener miles o millones de nucleótidos respectivamente. nucleótidos. Estas grandes unidades de ADN, en asociación con las proteínas, se pueden
Es importante señalar que una cadena polinucleotídica tiene un sentido, con un extremo de la teñir con colorantes y visualizar en el microscopio óptico como cromosomas, denominados
cadena terminando en un grupo 5' fosfato y el otro en un grupo 3' hidroxilo. Los polinucleótidos así debido a su aptitud de colorearse.
siempre se sintetizan en la dirección 5' a 3', añadiéndose un nucleótido al grupo 3' OH de la cadena
en formación. Por convención, la secuencia de bases en el ADN o ARN también se escribe en la ¿Por qué hay Timina en el ADN y Uracilo en el ARN?
dirección 5' a 3'. ❖ La citosina se deamina espontáneamente formando Uracilo
❖ Las enzimas reparadoras reconocen estas “mutaciones” y reemplazan los Uracilos por
Citocinas.
❖ Si no hubiera Timina (5-metil-U): ¿Cómo distinguir las U normales de las resultantes de
deaminación?
¿Por qué 2-dideoxi en el ADN?

● Dos grupos OH en el ARN lo hacen más susceptible a hidrólisis.
● El ADN sin OH en 2´ es más estable a hidrólisis
La doble hélice
La doble hélice es antiparalela, tiene un sentido de 5´ a 3´; además, se unen por la
complementariedad de bases nitrogenadas de las dos cadenas (A y T/U; C y G).
Estructura primaria de los ácidos nucléicos

Estructura secundaria del ADN
Es la forma que un ácido nucleico adopta en el espacio, estabilizado por puentes de hidrógeno
entre las cadenas, en el ADN por ejemplo, la estructura secundaria es una doble hélice, y en el ARN
la estructura secundaria es muy variable y puede llegar a ser muy compleja, como por ejemplo el
ARN ribosómico.
❖ Existen tramos de ARN donde hay secuencias palindrómicas que son secuencias de ADN
La estructura primaria de los ácidos que leídas en sentido 5 ́ 3 ́ sobre ambas cadenas tiene la misma secuencia
nucleicos es la secuencia de ❖ En estas secuencias palindrómicas cuando el ADN se desnaturaliza se forman estructuras
nucleótidos dentro de la cadena. Esta cruciformes
❖ Lo más importante de la secuencia palindrómica es que son los sitios donde las enzimas de
secuencia se debe indicar siempre en
restricción producen cortes que se utilizan en los estudios de ADN.
sentido 5 ́3 ́ y está estabilizado por ❖ Dos cadenas polinucleotídicas enrolladas en doble hélice dextrógira
enlaces covalentes que son enlaces ❖ Las hebras son antiparalelas
fosfodiéster. ❖ Los esqueletos azúcar-fosfato en el exterior de la doble hélice.
❖ Pares de base planares a través de puentes de hidrógeno, en el centro de la estructura:
➢ A=T (2 puentes de hidrógeno)
➢ C≡G (3 puentes de hidrógeno)
❖ Pares de bases separados 3.4 Å. Una vuelta de hebra (34 Å) tiene aproximadamente 10
pares de bases.
❖ La posición de los esqueletos azúcar-fosfato definen surco mayor y menor.
Diferentes estructuras secundarias

Si consideramos una molécula de ADN a lo largo de esta encontramos diferentes estructuras
Información del ADN
secundarias que pueden ser ADN B, ADN A, ADN Z, ETC.
❖ ADN B: Es el más común, fue descrito por Watson-Crick y está formado por un plegamiento En los surcos mayor y menor es donde podemos ver que está contenida la información genética, ya
helicoidal dextrógiro que contiene 10,5 pares de bases nitrogenadas por cada giro y en él se que las secuencias de las bases nitrogenadas es lo que funciona como el código genético. Pero lo
puede apreciar con claridad el surco mayor y el surco menor. que una célula interpreta no es la lectura de las bases, sino que lo hace a través de un grupo de
❖ ADN A: Es más ancho, también es dextrógiro, tiene 11,5 pares de bases nitrogenadas por proteínas capaces de reconocer la secuencia en ese ADN. Estas proteínas lo que leen es una
cada giro y no se puede distinguir con claridad el surco mayor del surco menor. información molecular, la cual viene dada por los átomos o grupos expuestos de las bases
❖ ADN Z: Es levógiro y contiene 12,5 pares de bases nitrogenadas por cada giro. nitrogenadas que forman la doble hélice, en la cual, el surco mayor y menor tienen una interpretación
Dentro de una misma molécula de ADN coexisten todas las conformaciones de ADN, siendo distinta de la información.
mayoritaria la correspondiente al ADN B.
Es importante observar que el orden en el que se encuentren las bases nitrogenadas es muy
importante, ya que conduce a una interpretación diferente en cada caso, porque no es lo mismo
tenes una citocina y una guanina, que una guanina y una citosina, ya que es diferente la información
que se interpreta en el surco mayor y el surco menor es diferente en los dos casos.
Ácidos nucleicos monocatenarios

Los ARN suelen adoptar distintas conformaciones, muchas de ellas estables y mantenidas por
regiones autocomplementarias.
Estructura terciaria Palíndromos

El repliegue de las cadenas de los ácidos nucleicos para dar estructuras compactas es lo que ❖ Plegamiento o apareamiento de una hélice consigo misma. El palíndromo también es una
constituye la estructura terciaria de la macromolécula. figura gramatical que se lee igual en los dos sentidos, por ejemplo: DABALE ARROZ A LA
ZORRA EL ABAD.
Ejemplo ❖ Existe ADN palindrómico de hélice sencilla y de hélice doble.
❖ En el palíndromo de doble cadena la secuencia de bases se lee igual en dirección 5’P→
Una de las estructuras terciarias mejor conocidas es la del ARN de transferencia de la fenilalanina
3’OH en ambas cadenas.
de la levadura (t-ARNPhe) que es una pequeña estructura monocatenaria, de solo 76 bases y
tiene una peculiar forma de L con algunos tramos de secuencias complementarias que se aparean
entre ellas para dar tramos helicoidales dobles separados por zonas sin aparear. La cadena está
bastante replegada y su capacidad de plegamiento depende de las zonas no helicoidales en
donde la molécula es flexible.
En este tipo de estructuras, debemos considerar algunas características para que se den, incluso
cuando se adopta una conformación en doble cadena.
Este tipo de estructuras se puede dar en cadenas tanto de ADN como cadenas de ARN.
Para que se formen estos pliegues en la cadena, lo que tiene que existir son secuencias que sean
complementarias entre ellas, denominados palíndromos
Esas estructuras de plegamiento, pueden adoptar además estructuras más complejas, como sucede
ARN como enzima
con los ARN ribosomal (ARNr) o los ARN de transferencia (ARNt).
La estructura que adoptan las cadenas no es simplemente al azar, sino que la misma está Este ARN además sabemos que el mismo puede actuar como una enzima, denominados ribozimas.
completamente relacionada con la actividad funcional y biológica que se desarrollará. ❖ ARN ribosomal capaz de catalizar una reacción
❖ Ejemplos:
➢ La Ribonucleasa P de bacterias actúa en el procesamiento de los precursores de
ARNt, es decir, para poder generar estos ARNt es necesaria la presencia de esas
ribonucleasas, las cuales son ribonucleoproteínas.
➢ En el ribosoma y en los spliceosomas tenemos ARN+proteínas que actúa como
catalizador
➢ Intrones grupo I (algunos genes ARNr) y II (algunos ARNm), los cuales pueden
llegar a tomar lugar en acciones catalíticas, para dar lugar a generar un auto-splicing
(auto procesamiento de ese ARN), que lo vemos en eucariotas inferiores, genoma
mitocondrial y en los cloroplastos.
Topología y función
❖ Superenrollamiento necesario para la compactación del ADN y su función.
❖ In vivo la mayoría del ADN está superenrollado negativamente
❖ Esto favorece la disociación local de las hebras, importantes durante la duplicación y
transcripción.
❖ Enzimas topoisomerasas regulan los niveles de superenrollamiento celular
❖ Es posible que se formen estructuras alternativas debido a desenrollamientos locales
generados por superenrollamiento.
Muchas moléculas de ADN son circulares

Muchos de los ADN genómicos procariontes y muchos DNA virales son moléculas circulares. Las
moléculas circulares de ADN también se hallan en las mitocondrias, que están presentes en casi
todas las células eucariontes, y en los cloroplastos que se encuentran en las plantas y en algunos
eucariontes unicelulares.
➢ Experimental: Por temperatura

■ Se analizó mediante espectroscopía
Propiedades físico-químicas
■ Tm: Temperatura necesaria para que la mitad del ADN esté disociado
❖ Desnaturalización de los ácidos nucléicos ■ Tm: Un reflejo de la composición promedio de un ADN.
➢ La proporción A+T/C+G está relacionada en primer lugar con la estabilidad de la ■ Absorción UV en función de la temperatura
molécula de ADN de doble hélice. Cuanto mayor es el contenido en G+C de una ■ La curva variará dependiendo del contenido de bases C y G que contenga
molécula, mayor cantidad de pares G-C presentará, como consecuencia tendrá una ese ADN
mayor cantidad de triples enlaces y, por consiguiente, será necesario suministrar una ■ Cuanto menos contenido de GC tenga ese individuo en su genoma, la
mayor cantidad de energía a esa doble hélice para separar sus dos hebras temperatura de Tm es menor. Esto nos sirve por ejemplo, si queremos
(desnaturalización o fusión del ADN). Cuanto mayor es el contenido en G+C mayor encontrar variantes el genoma de un virus con respecto a otro, podemos
cantidad de calor que hay que suministrar a un ADN de doble hélice para comparar los Tm del genoma de un virus con otro y ver similitudes o
desnaturalizarlo. La temperatura de fusión (Tm) necesaria para desnaturalizarla diferencias entre ellos.
mitad del ADN de una mezcla (punto medio de la reacción ADN doble hélice ADN
hélice sencilla) está directamente relacionada con el contenido en G+C, a mayor
contenido en G+C mayor temperatura de fusión (Tm).
➢ Desnaturalización parcial del ADN para poder ser copiado

Las hebras de ADN pueden pueden separarse de manera reversible ➢ Reacción biomolecular
Durante la replicación y transcripción del ADN, las hebras de la doble hélice deben separarse de ■ Encuentro de hebra complementaria
manera tal para permitir que los bordes internos de las bases puedan formar pares con las bases de ■ Zipping de complementarias
los nucleótidos a ser polimerizados en nuevas cadenas de polinucleótidos. ■ Depende del tiempo y de la concentración de reactantes
El proceso de desenrollar y separar las hebras de ADN, denominado desnaturalización, o “fusión”, se
puede inducir experimentalmente al incrementar la temperatura de una solución de ADN. A medida
que la energía térmica se incrementa, el aumento resultante en el movimiento molecular rompe
finalmente los puentes de H y otras fuerzas que estabilizan la doble hélice; las hebras luego se
separan, alejadas por las repulsiones electrostáticas del esqueleto de desoxiribosa-fosfato cargada
negativamente de cada hebra.
❖ Cerca de la temperatura de desnaturalización, un incremento pequeño en la temperatura
causa una pérdida rápida y casi simultánea de las múltiples interacciones débiles que
mantienen las hebras juntas a lo largo de toda la longitud de las moléculas de ADN, llevando
a un cambio abrupto en la absorción de luz ultravioleta (UV).
❖ La temperatura de fusión Tm a la cual las hebras de ADN se separan depende de varios
factores. Las moléculas que contienen una gran proporción de pares G-C requieren
temperaturas más altas para su desnaturalización porque los tres enlaces de hidrógeno en
los pares de G-C hacen a estos pares de bases más estables que los pares A·T, que
tienen sólo dos enlaces de hidrógeno. De hecho, es posible estimar el porcentaje de los ➢ Aplicaciones
pares de bases G-C en una muestra de ADN a partir de su Tm. La concentración de iones ■ Complejidad del genoma
también influye en la Tm porque los grupos fosfato cargados negativamente en las dos ● Secuencias repetidas reasocian rápidamente
hebras están protegidos por iones cargados positivamente. Cuando la concentración iónica ◆ Si tengo secuencias en donde lo único que tengo uridinas y
es baja, esta protección disminuye, incrementándose así las fuerzas repulsivas entre las adeninas, además de ser pocas, la velocidad con la que se
hebras y reduciendo la Tm. Los agentes que desestabilizan los enlaces de hidrógeno, como realizarán va a ser muy alta.
el formaldehído o la urea, también disminuyen la Tm. Por último, los extremos de pH ● Secuencias únicas reasocian lentamente
desnaturalizan el ADN a baja temperatura. A pH bajo (ácido), las bases se protonan y así,
cargadas positivamente, se repelen. A pH alto (alcalino), las bases pierden protones y se
cargan negativamente, repeliéndose otra vez por las cargas similares.
❖ Las moléculas de ADN monocatenario, o hebra simple, resultante de la desnaturalización,
forman ordenamientos al azar sin una estructura organizada. Disminuyendo la temperatura,
aumentando la concentración de iones o neutralizando el pH, se logra que las dos hebras
complementarias se reasocien en una doble hélice perfecta. La magnitud de tal
renaturalización depende del tiempo, de la concentración de ADN y de la
concentración iónica. Dos hebras de ADN no relacionadas en secuencia permanecerán
como oardenamientos al azar y no se renaturalizarán; más aún, no inhibirán el hecho de que
dos hebras complementarias se encuentren y se renaturalicen. La desnaturalización y la
renaturalización de ADN son la base de la hibridación de los ácidos nucleicos, una técnica
poderosa utilizada para estudiar la relación de dos muestras de ADN y para detectar y aislar
las moléculas específicas en una mezcla que contiene numerosas secuencias diferentes de
ADN.
■ Búsqueda de secuencias específicas
❖ Renaturalización del ADN

Cinética de renaturalización
Velocidad de renaturalización: La velocidad de renaturalización del ADN de un organismo está Genoma humano
relacionada con su complejidad. La complejidad se define como la suma del número de nucleótidos
que tiene cada tipo de secuencia sin tener en cuenta el número de veces que está repetida. El ADN Concepto de genoma:
de los virus y las bacterias en su mayoría sólo tiene secuencias que están una sola vez en el genoma Refiere al contenido total de ADN de la célula, este contenido incluye:
(secuencias únicas). Sin embargo, los organismo más complejos, como los eucariontes, presentan ❖ Porción codificante (genes)
distintos tipos de secuencias en su genoma. Los eucariontes tienen secuencias únicas (SU), ❖ Regiones intergénicas
secuencias de bajo número de copias (SBNC, 2-10 copias), secuencias repetidas (SR, alrededor de En las eucariotas pueden haber entre 2 y 3 genomas, los cuales son:
102 copias) y altamente repetidas (SAR, 103 a 106 copias). ❖ Genoma nuclear: Normalmente, cuando hablamos de “genoma”, nos estamos refiriendo al
No es difícil imaginar que la velocidad de renaturalización del ADN (paso de dos hélices sencillas a genoma nuclear.
una doble hélice) esté relacionada con el número de veces que esta repetida una determinada ❖ Genoma mitocondrial
secuencia. ❖ Genoma plástido
Supongamos que tenemos dos organismos hipotéticos distintos, ambos con la misma cantidad de La genómica se dedica al estudio de los genomas
ADN (1.000.000 de pares de nucleótidos). El organismo A posee 1.000 secuencias únicas, cada una
con una longitud media de 1.000 nucleótidos. El organismo B tiene una secuencia de 100 nucleótidos Tamaño del genoma
de longitud que está repetida 10.000 veces. Si extraemos el ADN de estos dos organismos por Cuando hablamos del tamaño del genoma, aparece el concepto del valor C, el cual indica la cantidad
separado, lo desnaturalizamos y las piezas de ADN desnaturalizado de cada organismo se ponen en de ADN por genoma haploide.
condiciones de renaturalizar (tamaño uniforme de los fragmentos de ADN, entre 250 y 450 pb,
Algo que surge en el momento en el que se mide la cantidad de ADN de diferentes organismos,
temperatura, condiciones iónicas, etc), es evidente que el ADN del organismo B renaturalizará mucho
surge la paradoja del valor C, en la cual se habla de que no existe correlación entre la cantidad de
antes, más rápidamente, que el del organismo A, ya que es mucho más probable que la secuencia
ADN de un organismo y su complejidad.
que está repetida 10.000 veces encuentre otra complementaria en el medio de reacción para formar
Si vemos el tamaño de los diferentes genomas de distintas especies o familias, podemos observar
la doble hélice.
qué tan variado es tamaño de los distintos genomas.
Las curvas de renaturalización o curvas Cot, de organismos que carecen de secuencias repetidas
como virus y bacterias, tienen forma de S, tienen un sólo punto de inflexión o punto medio de la
reacción. Todas las secuencias son únicas y tienen la misma probabilidad de encontrar a su
complementaria para formar la doble hélice.
No existe correlación fuerte entre el tamaño del genoma y la cantidad de genes

El genoma humano y su composición (en un principio) En un gen eucariota, hay una región reguladora para el inicio de la transcripción, una serie de
secuencias del gen, y finalmente una región en la cual se encuentran unas señales que indican el
fin de la transcripción. Lo que sucede es que entre la región de inicio y final de la transcripción, no
Gencode Ensembl RefSeq CHESS
se encuentra una región completamente codificante, sino que en la misma se encuentran regiones
que son denominadas “intrones”, los cuales son regiones en las que luego de transcrito ese gen para
Genes codificantes 19.901 20.376 20.345 21.306
dar lugar a un ARN, este ARN será procesado y estos intrones van a ser eliminados de ese ARN,
IncRNA 15.779 14.720 17.712 18.484 mientras que hay regiones denominadas exones, las cuales son las regiones codificantes del gen
eucariota.
ARN Antisentido 5.501 28 2.694 Estructura genómica de los organismos
ARN varios 2.213 2.222 13.899 4.347 ❖ Los genomas procariotas son muy pequeños y compactos casi sin espacio entre los genes.
❖ El genoma de las levaduras contiene 6000 genes y es compacto.
Pseudogenes 14.723 1.740 15.952 ❖ Los genomas de algunas plantas son muy grandes pero dominados por secuencias de ADN
repetidas no funcionales.
Total 203.835 203.903 154.484 323.827 ❖ El genoma humano contiene aproximadamente 20.000 genes pero las regiones codificantes
ARN antisentido: Tienen una secuencia complementaria a un ARNm de estos genes ocupan solo un 2% del genoma. Existen muchas secuencias repetidas.
Gen
Concepto molecular:
❖ Es una secuencia de nucleótidos que contiene la información necesaria para la síntesis de
un polipéptido o un ARN funcional.
➢ De acuerdo con esta definición, un gen incluye más que los nucleótidos que
codifican la secuencia de aminoácidos de una proteína, denominada región
codificadora; incluye también todas las secuencias de ADN requeridas para la
síntesis de una transcripto particular de ARN.
❖ Concepto operacional, ya que la secuencia codificante del gen y las secuencias señales
adyacentes que indican el comienzo y fin de la unidad transcripcional.
❖ En procariotas y eucariotas la estructura de los genes es levemente diferente.
La cinética de reasociación del ADN permite analizar la complejidad de un genoma Organización del genoma humano
Como se consideraba la organización del genoma humano varios años atrás:
❖ Rotura del ADN en fragmentos de 300 pb (pares de bases)
❖ Desnaturalización por temperatura
❖ Incubación a distintos tiempos para permitir la reasociación
❖ Medida del ADN no reasociado
Luego de calentado ese fragmento de ADN, se deja enfriar, pasa de estar en forma monocatenaria
(desnaturalizado), de a poco las hebras se van reuniendo y formando la doble hebra nuevamente,
mientras más número de secuencias repetidas haya, más rápido se reasociará.
❖ Secuencias repetidas reasocian rápidamente
❖ Secuencias únicas reasocian lentamente
Actualmente se consideran los siguientes porcentajes del genoma humano

Fracciones del genoma eucariota
Cuando vemos las curvas Cot, se puede obsevar que el genoma por ejemplo de ternero, tiene un
comportamiento en el cual en un principio el ADN se reasocia rápidamente, se reasocia por un
momento a una velocidad muy baja, y luego vuelve a reasociarse rápidamente.
Al observar la curva, podemos diferenciar tres tramos de la misma, en la cual se puede decir que se
encuentra el ADN altamente repetido, lo cual representaría una reasociación rápida, abarcando un
pequeño tramo inicial en la curva; ADN moderadamente repetido, presentando una velocidad de
reasociación un poco mas lenta que el anterior; ADN de copia única, presentando una lenta
reasociación.
ADN repetido ADN altamente repetido
ADN satélite centromérico

❖ Largos trechos de ADN altamente repetido
❖ Distribución centromérica (se ve en los centrómeros)
❖ Secuencias cortas altamente repetidas
❖ Demostrable por hibridación sobre cromosomas
Hibridación sobre cromosomas

Se puede ver cómo se distribuye ese
ADN en los centrómeros.
Se sabe que existen grupos de

proteínas, que reconocen estas
Repetidos dispersos secuencias durante la mitosis y la
meiosis, y que es fundamental que
existan estas regiones con ese ADN
repetido, para ser reconocidas por esas
proteínas centroméricas que luego
interactuarán con el huso mitótico.
Repetidos en tandem
Minisatélites
❖ Tienen un motivo que puede ser de 14 a 100 pares de bases
ADN medianamente repetido - Repetidos en tandem
❖ El tamaño es muy variado, puediendo ser desde 1Kb a 8Kb de repetidos uno tras otro.
Microsatélite
❖ El motivo (secuencia que se repite) es muy pequeña ejemplo: CACACACACA
ADN telomérico
❖ 100-1500 copias de repeticiones tandem cortas: GGGATTGGGATT
❖ Mantenido por un tipo especial de polimerasa, la telomerasa
❖ La actividad telomerasa es necesaria para prevenir el acortamiento de los cromosomas con
cada división celular. (Para su integridad)
Se puede ver que la cantidad de repeticiones que se encuentra en una hebra, no tiene que ser
necesariamente igual a la cantidad de repeticiones que la otra
❖ Hebra 1: 3 repetidos
❖ Hebra 2: 2 repetidos
Se puede observar que en una hebra se ve una cantidad de repeticiones y la otra hebra tiene una
cantidad diferente.
❖ La longitud de la región repetida es muy variable entre individuos

❖ Los repetidos son tan variables, que ambos son útiles para identificar individuos
Identificación humana ADN medianamente repetido - Repetidos dispersos

En la actualidad se encuentra obsoleta, pero esta forma de identificación fue utilizada en sus En general, son elementos transponibles
momentos, en la cual, se analiza el patrón de bandas de una muestra de sangre encontrada en la ❖ Hay muchos en nuestro genoma
escena de un crimen, para luego compararla con el patrón de bandas de las personas que se ❖ Las secuencias son copiadas y se insertan en nuevos sitios del genoma por el proceso de
consideran sospechosas. transposición
❖ Existen dos tipos básicos:
➢ a) Transposones: Utilizan el ADN como intermediario
➢ b) Retrotransposones: Utilizan el ARN como intermediario
❖ Algunos contienen las enzimas que median su propia transposición (autónomos)
❖ Otros dependen de las enzimas producidas en otra parte (no autónomos)
Cómo funciona?
Lo que se hace es un corte en la secuencia de los repetidos del gen, por ejemplo, en el caso de la
muestra de sangre, se analiza el gen de la mioglobina.
Lo que se hace es se hace un

corte en la molécula de ADN,
cerca de la región que se repite,
para luego hacer correr un gel,
observando en cada individuo
esa secuencia de bandas.
❖ Los fragmentos más largos se
desplazarán menos, quedando
más arriba
❖ Los fragmentos más cortos se
desplazarán más, quedando
más abajo.
Repetidos dispersos en el genoma

Nuestro genoma tiene un porcentaje altísimo de este tipo de secuencias
El genoma en números
Fracción del Si observamos nuestro genoma por cada cromosoma, podemos hacer diferentes comparaciones
Elemento Transposición Estructura Long. N°cop.
genoma
entre cada cromosoma que nos integra.
LINEs Autónomos 1-5Kb 20mil-
21%
40mil
SINEs No autónomos 100-

300bp 1,5mill 13%
Retrovirus- Autónomos 6-11

like elements Kb
450mil 8%
No autónomos 1.5-3
Kb
Transposones Autónomos 2-3 Kb

de ADN
300mil 3%
No autónomos 80-30
00 bp
Estructura de una región cromosómicalop

❖ Si se observa una región cromsómica, se podrán ver genes, pero además habrán LINEs,
SINEs, VNTR.
Cuando comparamos el cromosoma 13 con el 19:

❖ Además en un solo gen, se pueden observar los exones y los intrones, además de ❖ El cromosoma 13 tiene un tamaño de 114 mega bases (114 millones de pares de bases),
encontrarse diferentes tipos de repetidos. mientras que el cromosoma 19 tiene un tamaño de 63 mega bases.
❖ Lo interesante es cuando se observa el número de genes, siendo 400 (prácticamente) en el
cromosoma 13, mientras que en el cromosoma 19 hay 1.468.
❖ El cromosoma 13 tiene un tamaño mucho mayor que el 19, pero el cromosoma 19 tiene una
mayor densidad génica.
❖ Esto nos demuestra que la densidad génica no es homogénea.
Densidad génica Familias génicas

Si observamos la región del sistema de histocompatibilidad (HLA) podemos ver que de toda esa Tenemos que tomar en cuenta que hay veces tenemos familias génicas, las mismas son genes que
cantidad de genes presentes, muchos de ellos no son codificantes. codifican para productos idénticos o similares que se encuentran distribuidos en cluster (agrupados o
dispersos.
Genes de las histonas
❖ 11 clusters contienen 60 genes de histonas
❖ 2 clusters mayores en el cromosoma 6 y clusters menores incluyendo sólo uno o dos
subtipos.
❖ Organización de los genes en quintetos, formando clusters repetidos en tándem, del mismo
modo que el ADNr (recombinante)(moléculas formadas por métodos de laboratorio de
recombinación genética (tales como la clonación molecular)) y las diferentes unidades del
ADNt
Si observamos el gen de la distrofina, podemos ver que el mismo tiene un tamaño de dos millones
400 mil pares de bases, siendo un único gen. (Se lo está comparando con el gen del HLA)
Variabilidad en el tamaño de los genes

Características más Identificadoras de la Familia Génica de las Histonas

❖ Regiones espaciadoras:
Familia génica de las globinas
➢ Poseen, al menos, igual longitud que las regiones codificantes.
➢ Ricas en bloques de Adenina/Timina. Genes codificantes para productos con alta homología agrupados en clusters
➢ Elevado polimorfismo nucleotídico y de longitud ❖ Se ubica en el cromosoma 11 y 16
➢ Función homogeneizadora, concentrando los eventos de entrecruzamiento desigual, ❖ Distintos genes del grupo se expresan en diferentes momentos del desarrollo embrionario
evitando que afecten a regiones codificantes. ❖ Hay diferentes genes, y a lo largo de las etapas embrionarias y a lo largo de la vida van
❖ Genes huérfanos (pseudogenes): cambiando las proteínas que forman la hemoglobina
❖ Pierden su función y evolucionan SIN constricciones selectivas. Esto es debido
fundamentalmente a:
➢ Inserción de elementos móviles.
➢ Entrecruzamiento desigual
En Mytilus edulis, existe una variante de la histona H1 que se dispone repetida en tándem,
totalmente independiente del resto de quintetos y de cuartetos. Esta variante ha sido vinculada a una
serie de variantes menores de la histona H1 (H5, en aves; H10 en vertebrados; etc.), debido a la
presencia de un motivo nucleotídico análogo a parte de la región promotora del gen de la histona H4.
El motivo se denomina H4 BOX. De este modo, se hipotetiza que este tipo de variantes menores de
H1 provienen de genes huérfanos o pseudogenes.
ARN ribosomal
❖ Tiene es que se encuentra como una única unidad transcripcional, repetida 50 veces en 5
clusters ubicados en los cromosomas 13, 14, 15,21 y 22.
➢ Significa que una unidad transcripcional contiene varios de esos ARNr Pseudogenes
➢ Por lo tanto lo que va a transcribir es toda la unidad transcripcional, y luego por el En los clusters génicos son frecuentes los pseudogenes
procesamiento de todo este ARNm, obtendremos el ARN 18S, 5.8S y el 28S (que ❖ Copias defectuosas no funcionales de genes
son los que se encuentran dentro de la unidad) ➢ Pseudogenes no son procesados (copias genómicas con intrones): Genes que se
parecen a otros pero que no son capaces de dar una proteína
➢ Pseudogenes procesados (copias de regiones exónicas generadas por transcripción
reversa): Era un gen que se transcribió, se procesó, por ende se eliminaron los
intrones, luego se vuelve a copiar como ADN y se inserta en el genoma en otro lugar,
pero no es funcional
➢ Fragmentos de genes truncados
❖ El ARNr 5S codificado por varios cientos de genes en 3 clusters en el cromosoma 1.

Composición del ADN eucariota Organización del material hereditario

❖ Necesidad de compactación del mismo:
➢ Volumen limitado: Para ser introducida en el núcleo (vol. limitado)
➢ Neutralización de cargas: El ADN posee carga negativa
❖ Organización funcional del ADN:
➢ Mecanismos de segregación en duplicación
➢ Accesibilidad de proteínas reguladoras de la expresión genética
El nucleoide bacteriano
❖ Incluye un cromosoma circular y moléculas pequeñas circulares (plásmidos)
❖ No existe núcleo definido
❖ ADN en “región nucleoide” (formada por el ADN unido a varias proteínas)
❖ Es importante destacar que en las bacterias el adn también se organiza y debe ser
compactado y sus cargas deben ser neutralizadas.
Genoma mitocondrial ❖ Varios dominios de 40-80 kb superenrollados asociados a ARN y proteínas
En el genoma mitocondrial se encuentran las mitocondrias, el cual es muy pequeño, teniendo unas
16.6 Kb, siendo el 97% de ese genoma es codificante y por su origen, el cual es bacteriano, por ende El núcleo eucariota
es una transcripción policistrónica, es decir, se transcribe un único ARN que contiene varios genes, En las células eucariotas el ADN se encuentra rodeado de una doble envoltura, que forma
tal como pasaba en el ARNr y el ARN nuclear. la estructura nuclear.
Lo que importa es que a este genoma se asocian varias enfermedades que se pueden llegar a ❖ El genoma nuclear humano comprende 46 moléculas de ADN lineales
confundir con enfermedades asociadas al sexo, ya que la mitocondria se transmite a través del óvulo, ❖ El largo sumado de este ADN es más de 1,5 m
y los espermatozoides no contribuyen con mitocondrias, por ende el genoma mitocondrial que ❖ El diámetro del núcleo es aproximadamente 10µm
llevamos es únicamente materno.
❖ Empaquetamiento: Para que quepa dentro del núcleo
El ciclo celular La cromatina

Para que a partir de una única célula se forman dos células hijas, debe duplicarse el material Cromatina:
genético y dividirse entre cada célula para que ambas obtengan la misma cantidad de ADN. Complejo compuesto por ADN y proteínas. Al no caber en el núcleo, el ADN se debe asociar a
❖ Durante la división celular, denominada mitosis, el ADN alcanza su máximo grado de proteínas que permiten la compactación del mismo.
compactación, que se denomina cromosoma metafásico El núcleo interfásico presenta diferentes estructuras con consistencia granulosa.
❖ Durante el proceso de división es en el único momento en el cual estos cromosomas se ● Eucromatina: Zonas menos condensadas. Nivel de condensación varía a través del ciclo
visualizan como entidades individuales. celular. Material genético transcripcionalmente activo.(Material genético que está siendo
leído, por enzimas y se está interpretando, para luego traducirla en la síntesis protéica.
● Heterocromatina: Zonas más condensadas, cambia el grado de condensación a través del
ciclo celular. Material genético transcripcionalmente inactivo.
Se diferencian dos tipos de heterocromatina:
○ Constitutiva: No se expresa nunca, se encuentra en centrómeros y telómeros.
○ Facultativa: Cromosomas enteros que son inactivos en una línea celular.
Toda la cromatina se condensa previamente a la división celular
Dentro del núcleo la cromatina se organiza en distintos niveles

❖ A partir de núcleos aislados se puede purificar la cromatina
❖ Cuando se observa al microscopio electrónico, se pueden ver fibras de 30 nm y collar de
cuencas de 10 nm
Análisis bioquímico:
❖ Cantidades similares de ADN y proteínas
El octámero de histonas
Digestión de ADN con nucleasas:
❖ Repetidos de 160-200pb ❖ Las H2A y H2B forman un dímero
Si se realiza una electroforesis en un gel de agarosa, se ven bandas sucesivas de 200pb. Lo cual ❖ Dos H3 y dos H4 forman un tetrámero
nos indica la protección a la ADN nucleasa. ❖ Dos dímeros H2A-H2B y un tetrámero H3-H4 forman un octámero con forma de disco
❖ Esta protección está dada por la asociación del ADN con proteínas (histonas) aplanado
❖ Este octámero es el que interacciona con el ADN, las colas N terminales, quedan expuestos
hacia afuera del disco y esto es importante para todo el funcionamiento de la cromatina.
Histonas
❖ Proteínas básicas pequeñas
❖ Altamente conservadas
❖ Centro globular y colas ricas en Lys y Arg
❖ Sitios de acetilación de Lys en colas N terminales (+)
❖ Sitios de fosforilación en Ser en colas de H1
Nucleosoma Extremos de las histonas

❖ Sobre el octámero se enrolla en ADN ❖ Cargados positivamente
❖ Cada octámero es capaz de enrollar 145pb en 1 ¾ vuelta ❖ Pasan entre las vueltas de ADN
❖ 48 nm ADN en un disco de 6 de espesor y 11 de diámetro ❖ Los extremos de las histonas quedan expuestas hacia afuera de la estructura del
❖ Sitios distantes en el ADN se aproximan (accesibilidad) nucleosoma, lo permite el acceso a proteína que pueden modificar esos lugares
➢ Ya que dos sitios que si bien linealmente están alejados en el ADN, al estar ❖ Contactan con el ADN adyacente y del octámero próximo
enrollados en el nucleosoma, se acercan ➢ Estas colas contactan con nucleosomas que están adyacentes, permitiendo un
mayor nivel de compactación
❖ Otros sitios quedan cubiertos (en la cara interna)
La histona H1
La histona h1 se une por fuera del octámero de histonas y tiene implicancias respecto a la expresión
de los genes, a partir de regiones del ADN donde la H1 está presente
El solenoide Correlación estructura-función

Una vez que la H1 se une al nucleosoma, se genera el siguiente nivel de compactación de la ❖ La modificación de histonas es VITAL en la expresión génica
cromatina, la cual es el solenoide o fibra de 30nm. El solenoide está formado por 6 nucleosomas (6 ❖ La acetilación y desacetilación de histonas es cíclica
por vuelta), con la H12 ubicada hacia adentro. ❖ Cuando las colas de la histonas están sin modificar se encuentran cargadas positivamente,
❖ Este nivel de compactación implica una represión de la actividad transcripcional por lo tanto son capaces de interactuar con el ADN de nucleosomas que están no solamente
con el nucleosoma de ellas mismas están sino también con nucleosomas adyacentes, por lo
tanto se da una represión transcripcional mayor, en estas condiciones en las cuales hay altos
niveles de H1.
❖ Cuando los niveles de H1 son bajos, la cromatina se encuentra en una conformación más
laxa, y además las colas de las histonas se encuentran acetiladas, disminuyendo su carga
positiva, disminuyendo a su vez la capacidad de interactuar con los nucleosomas adyacentes
y por lo tanto permitiendo una estructura más relajada de la cromatina y la expresión de los
genes
Las proteínas no histónicas Los bucles de cromatina

El tratamiento de núcleos aislados de células con altas conc salinas o con detergentes suaves, deja En el ADN existen regiones que son capaces de unirse a el scaffold proteico de la matriz nuclear,
en manifiesto que no únicamente las histonas son las proteínas unidas al ADN, sino que también denominadas SARs (Scaffold attachment regions) o MARs (Matrix attachment regions) que son las
existen otras proteínas denominadas “proteínas de la matriz nuclear”, que forman parte también mismas regiones durante las distintas etapas del ciclo celular y a partir de esas regiones se forman
de lo que se denomina cromatina. esos bucles de adn que tienen varias implicancias, ya que pueden dar lugar a interacción o cercanía
A partir de esta matriz proteica, se observan bucles de ADN que protruyen desde esa matriz, estos de regiones de ADN que en realidad en el adn lineal podrían estar muy distantes.
bucles son estructuras que son muy importantes para la regulación de la expresión génica. Algo muy importante de los bucles de ADN es que pueden estar formando dominios de regulación de
la expresión génica superiores, estos loops de ADN pueden estar más o menos condensados, y por
lo tanto sus genes pueden estar siendo transcritos o no.
❖ SARs=MARs
El andamiaje (Scaffold)
Si los cromosomas metafásicos son tratados de la misma manera que los núcleos aislados vistos en
la imagen de arriba, se observa un entramado proteico que se denomina scaffold que está
compuesto por las mismas proteínas que forman la matriz proteica durante la interfase.
❖ Igual tratamiento en cromosomas metafásicos revela un esqueleto proteico del cromosoma
(scaffold) del que salen bucles de ADN de 30 a 100 Kb
❖ La matriz nuclear proteica es el scaffold durante la profase
Este experimento se realizó para tratar de
identificar las secuencias que interaccionan con
la matriz proteica.
❖ Lo que se hace es un tratamiento para
eliminar las histonas que están unidas
al ADN.
❖ Luego de ese tratamiento, se digiere el
ADN con enzimas de restricción que
Cada bucle del scaffold puede presentar una
cortan en múltiples sitios.
estructura diferente, más o menos condensada.
❖ Luego de la digestión, se purifica el
Pueden ser denominados funcionales
ADN que queda unido a proteínas
independientes.
únicamente, y se identifican estos
fragmentos en los cuales se logró
determinar que las secuencias
indicadas en A y en F son capaces de
unirse a la matriz proteica, mientras que
el resto de la secuencias no son
capaces de interactuar con esa matriz
proteica.
Los cromosomas plumulados Los dominios condensados

En un caso extremo en el que puede observarse en el que pueden observarse estos dominios El scaffold se pliega formando una superhélice que consigo lleva al plegamiento de los bucles que
topológicamente independientes y por lo tanto expresados independientemente, es el de los están asociados a este scaffold, de esta manera se da lugar a la formación del cromosoma mitótico,
cromosomas plumorados endrosófila. Estos cromosomas se ven durante la meiosis, y son durante la mitosis.
cromosomas que están parcialmente apareados y tienen zonas condensadas y descondensada,
donde hay transcripción activa de genes, para generar el ARN y la proteínas que son necesarias
durante las primeras etapas del desarrollo embrionario.
Cromosomas apareados
En estos cromosomas se pueden observar los
loops de cromatina que están siendo
activamente transcritos
Microscopía óptica, microscopía de

fluorescencia
Se muestra una región aumentada, en la cual

se observa un loop extendido de cromatina, que
estaría siendo activamente transcrito, mientras
que las regiones adyacentes estarían
condensadas y no serían transcritas.
Cromosoma metafásico El cromosoma

❖ Forma máxima de compactación de la cromatina Unidad funcional de la información hereditaria.
❖ Unidad estructural segregacional de la información hereditaria Cada molécula de ADN debe ser transmitida a las células hijas, íntegra para no producir una
Algunos cromosomas en humanos, poseen una constricción secundaria que define una regiòn de alteración en el genoma de las células hijas.
ADN denominado ADN satélite, se denomina así porque antiguamente al microscopio óptico se ❖ Telómeros
visualizaba al ADN sat como una región pegada a una cromosoma, y luego con una mejora de las ➢ Regiones terminales de los cromosomas
microscopias se logró identificar, que eso que existía entre esos dos ADN era una contricciòn ➢ Secuencias repetidas particulares
secundaria, y que además esa región formaba parte del ADN del cual estaba pegada. ➢ Mecanismo de duplicación particular
Estructuras que lo componen: ➢ Función= Integridad cromosómica
● Centrómero: ❖ Orígenes de replicación
○ El cuál es denominado constricción primaria. ➢ Para que estas moléculas puedan ser duplicadas, durante la fase de síntesis de ADN
○ Es el sitio de unión de proteínas que forman el cinetocoro, durante la división celular, en el ciclo celular
las cromátidas son jaladas por el huso mitótico, el cual se une a las cromátidas, ➢ ARS (secuencias de replicación autónomas)
gracias a que estas presentan en el centrómero unas proteínas que se denominadas ➢ Varios por cromosoma
cinetocoro. ➢ Función=replicación
● Brazos: ❖ Centrómero
○ Porciones del cromosoma entre ➢ Constricción primaria
centrómero y el telómero ➢ Rico en secuencias repetidas
○ Presenta un brazo largo (p) y un ➢ Sitio de unión de proteínas que forman cinetocoro
brazo corto (q) ➢ Función=Segregación
● Constricción secundaria:
○ Región organizadora nucleolar con
genes ribosomales
● Telómeros:
○ Regiones terminales de los
cromosomas
○ Carecen de genes y protegen los
extremos de los cromosoma
Bandeo cromosómico
Citogenética Revelan diferencias estructurales en cromatina que constituye cada banda.
Tratamiento desnaturalizante o enzimático y tinción.
Analiza la cantidad y morfología de los cromosomas. Bandas claras y oscuras (1-10Mb)
● Los cromosomas se pueden describir basándose en la posición del centrómero Técnicas de bandeo cromosómico:
○ Metacéntricos: Ambos brazos de igual tamaños, ya que el centrómero se encuentra
● Bandeo G:
prácticamente en la porción media.
○ Bandas claras:
○ Submetacéntricos: El centrómero se encuentra desplazado parcialmente hacia uno
■ Zonas activas (eucromatina)
de los telómeros, provocando que uno de los brazos sea un poco más corto que el
■ Replicación temprana
otro, normalmente se colocan los cromosomas con los brazos largos hacia arriba.
○ Bandas oscuras:
○ Telocéntricos: El centrómero se encuentra casi en el telómero, provocando que uno
■ Zonas inactivas (heterocromatinas)
de los brazos sea muchísimo más corto que otro.
■ Replicación tardía
○ Acrocéntricos (no presentes en los humanos): El centrómero se encuentra en
● Bandeo R:
uno de los extremos, existiendo así, solo los brazos largos, que en este caso no son
○ Se trata el ADN con un agente alcalino, previa la aplicación de la técnica de bandeo
largos ya que no hay otro brazo con el cual compararlo.
○ Patrón opuesto al Bandeo G
● Bandeo C:
○ Cariotipo:
○ Heterocromatina constitutiva
○ Ordenamiento de los cromosomas según su tamaño y la posición del ○ Pericentromérica
centrómero.
■ Definir el cariotipo de una especie, nos ayudará realizar un estudio del
cariotipo y ver si presenta alguna alteración numérica o morfológica
en los cromosomas.
Técnicas de localización cromosómica Niveles de compactación

Fish
Hibridación in situ sobre cromosomas con sondas fluorescentes, mediante las cuales es posible
localizar det regiones como:
❖ Centromérica
❖ Telomérica
❖ Etc
Esta técnica se basa en la desnaturalización del adn y en la hibridación por complementariedad de
bases, por sondas (marcadas flúor) y que por lo tanto hibridan con el cromosoma.
Cariotipo espectral
Múltiple Fish con sondas de cada cromosoma marcadas con fluorocromo diferente.
Esta técnica puede utilizarse como forma de detectar alteraciones, por ejemplo translocaciones
cromosómicas, mediante la combinación de sondas que producen diferentes colores según el
cromosomas en el que hibridan.
Se puede observar los distintos

cromosomas teñidos con colores
diferentes.
Esta técnica resulta útil cuando se estudia
un paciente en el que posiblemente haya
habido un intercambio en la información de
ADN entre un cromosoma y otro, ya que
veríamos un intercambio de color entre
ellos.
Correlación estructura función ChromEMT

Existe una clara correlación entre los niveles de compactación de la cromatina y la actividad Técnica mediante la cual fue posible describir la estructura in vivo de los cromosomas durante la
transcripcional del ADN, de hecho la fibra de 30 nm en la cual la H1 ya está presente, indica que la mitosis y durante las etapas del ciclo celular.
transcripción es inactiva, mientras que en la fibra de 10 nm, la transcripción es activa, y la unión de
las histonas, es requerida para neutralizar las cargas negativas del ADN.
Los niveles de compactación cada vez mayores son requeridos por ejemplo, para los mecanismos de
segregación en la duplicación de las células. Si bien la compactación del ADN es requerida en la
célula, genera algunos problemas, como lo es durante la duplicación del ADN y la transcripción del
mismo.
Esta técnica llevó a la caída de un paradigma de la genética clásica, en la cual se describe la fibra de
30nm, como el lugar donde existe la represión transcripcional, in vivo se observó que en la
eucromatina las fibras de 10 nm están en una composición más relajada, mientras que, en la
heterocromatina, que es donde no existe la transcripción, estas fibras están formando formando
estructuras más densas y deordenasdas, y no llegarían a forman nunca la estructura de la fibras de
30 nm.
La replicación del ADN y medicina Experimento Meselson y Sthal

❖ La replicación del material genético es esencial para la vida ❖ Cultivaron células de E. coli, en un medio que tenía un isótopo pesado del nitrógeno 15, en
❖ Errores en la replicación son el origen de las enfermedades hereditarias vez de un isótopo ligero normal que es el nitrógeno 14. El isótopo pesado se incorporó a las
❖ Errores en la replicación son causa primaria de cánceres bases nitrogenadas, que se incorporarán a su vez en las nuevas cadenas de ADN. Luego las
❖ Existen patologías por incapacidad de reparar errores cometidos en la replicación células se pusieron en un medio con nitrógeno 14
❖ Los patógenos también replican. Entender estos procesos permite establecer terapias ❖ Luego se extrajo el ADN de estas muestras y se disolvió en una solución de cloruro de cesio
específica (CsCl). A continuación se centrifugaron las muestras, cuando el CsCl se centrifuga a una
❖ Muchos antibióticos inhiben la replicación de microorganismos gran velocidad genera una gradiente de densidad en el tubo, las moléculas de ADN se
desplazan por la gradiente hasta que llegan a un punto donde su densidad equivale a la del
Cesio.
❖ El que contenía nitrógeno 14 se trasladó a una posición de la gradiente determinada por su
densidad, el ADN que contiene 15N es más denso de modo que se hunde en la parte inferior.
Tras una generación en 14 N las bacterias produjeron una banda intermediaria entre el 14N y el 15N,
tras dos generaciones en 14 N se obtuvieron dos bandas una de densidad intermedia (una de las de
las cadenas contenía 15N) y otra de baja densidad (ninguna cadena tenía 15N).
❖ Cada vez que una célula se divide su genoma debe multiplicarse, necesitando una compleja
maquinaria de ADN que componen los cromosomas procariotas y eucariotas. Además, las
células han desarrollado mecanismos para corregir los fallos que algunas veces cometen
durante la replicación del ADN.
❖ La replicación del ADN es semiconservativa es decir que cada hebra parental sirve de molde
para la síntesis de una nueva hebra hija complementaria, por lo que cada hélice doble hoja
contiene una cadena parental y otra sintetizada de novo.
La replicación es semiconservativa Modelos de replicación

El experimento ayudó a determinar qué modelo era el correcto para explicar la replicación.
❖ Cada hebra se usa como molde para sintetizar otra

❖ Los nucleótidos se unen por complementariedad
❖ Se sintetiza una cadena nueva a partir de cada hebra vieja
❖ Se respeta la disposición antiparalela de las hebras Modelo conservativo
A partir de una molécula de ADn se generarían
dos mol nuevas, una que llevaría el ADN
primario, y otra que llevaría el ADN replicado
nuevo, esto daría lugar, luego de otra ronda de
replicación, a dos moléculas por cada
moléculas previamente replicadas (iguales a las
otras)
Modelo dispersivo
Las ol de ADN nuevas y viejas, se encuentran
en las dos hebras sintetizadas, parte del ADN
de la célula madre se encuentra en la mol
nueva y la otra parte en la otra mol hija.
En una seg replicación nuevamente todas las
células tendrían ADN de la cel madre.
Modelo semiconservativo
Una de las hebras de ADN completa y iría hacia
una de las células hijas, y la otra hebra iría
hacia la otra célula hija, adquiriendo además
una nueva hebra de ADN. Entonces en la prim
repl, las células hijas tendrán una combinación
de ADN nuevo y viejo.
En la seg replicación, lo que sucede es que a
partir de por ejemplo una célula hija se genera
una molécula que lleva una hebra que
pertenecía a la celula madre y a su vez una
hebra nueva.
Direccionalidad de la replicación Orígenes, burbujas y horquillas de replicación

La replicación ocurre de forma direccional, esto quiere decir que los ac nucléicos se sintetizan ❖ La replicación se inicia en sitios particulares (orígenes de replicación)
siempre en una determinada dirección. ❖ Cada origen define un replicón (unidad de replicación independiente)
Hay dos modelos de replicación del ADN: ❖ A partir de cada origen la replicación avanza bidireccionalmente
❖ Unidireccional ❖ Se forma una burbuja de replicación formada por dos horquillas que avanzan en direcciones
❖ Bidireccional opuestas.
En un ADN que es circular, como lo que sucede

en el ADN bacteriano, tenemos un único
En la siguiente imagen se muestra un replicón a partir de un único origen de
experimento en el cual se utilizan nucleótidos replicación, el origen de replicación es la
marcados de manera radioactiva, mostrándose secuencia que se utiliza para que la maquinaria
la incorporación esquemática de estos de replicación se una al ADN, lo reconozca y
nucleótidos con rosado fuerte entonces replique el ADN.
En las bacterias, el genoma completo posee un
único sitio de inicio de la replicación y por lo
tanto se le denomina “replicón”.
Mientras que la replicación en eucariotas, como

Si la replicación ocurre de forma unidireccional, se
produciría un patrón marcado del ADN de esta forma.
los cromosomas son mucho más grandes
Lo que se obtiene es una zona la cual es requieren más sitios de inicio de la replicación,
denominada “caliente”, mientras que el resto del ADN para poder abarcar los cromosomas completos
se marcaría menos, debido al agotamiento de los en un tiempo bastante corto, como es el tiempo
nucleótidos radioactivos. de síntesis del ADN.
Esto se hace dando simplemente un pulso de En eucariotas más o menos un replicón abarca
nucleótidos radioactivos y luego lavando y colocando (el ADN que es capaz de ser replicado a partir
nucleótidos normales.
de un único origen de replicación) unos 150Kb,
mientras que en un eucariota más antiguo como
Si la replicación se da de manera bidireccional, lo
lo es la levadura, los replicones abarcan unas
que se obtendría a partir de un sitio de origen de
replicación, serían dos zonas marcadas de forma 40Kb
“importante”, dos zonas “calientes” y luego al lavar
los nucleótidos se obtendrían zonas con menor Los orígenes de replicación, son las secuencias de ADN que son requeridas para la unión
marcado del ADN. de los factores proteicos que inician la síntesis del ADN nuevo.
El movimiento bidireccional de esta maquinaria a lo largo del ADN genera lo que se
Cuando se hacen este tipo de experimentos, lo que denominan burbujas de replicación implican dos horquillas diferentes, que se mueven en
se obtiene es este tipo de patrones, en los cuales, dirección opuestas a lo largo del ADN
una autorradiografía de esos nucleótidos
incorporados en el ADN, estos nucleótidos marcados
radiactivamente, muestran una alta concentración de
incorporación alrededor de un origen de replicación.
Estos experimentos se realizaron para demostrar que

la replicación es de manera bidireccional.
Así es como se vería una horquilla de replicación,
mostrando las dos hebras de ADN que se están
replicando hacia los dos lados.
Replicación del ADN circular y lineal ADN lineal

La replicación del ADN circular y lineal ocurre de manera similar salvo en las finalización de estas
moléculas. Lo que sucede es que tenemos múltiples orígenes de rep, y estos se activan en distintos
momentos del ciclo celular, muchas veces durante la fase de síntesis de ADN.
ADN circular En este caso se esquematizan tres orígenes de replicación diferentes, que forman entonces tres
replicones distintos, y se genera a partir de estos replicones dos nuevas moléculas nuevas de
ADN sintetizadas, que poseen una hebra vieja y una nueva (indicada con rojo)
En principio el ADN circular, como lo es el bacteriano, se replica formando una estructura que se
denomina forma de “tita” por como se visualiza, en el cual la bidireccionalidad comienza en un sitio
de inicio y la síntesis procede al rededor de todo el ADN circular, algo que es importante destacar
es que estas moléculas quedan concatenadas cuando se sintetizan y es importante a la hora de
terminar la replicación, la separación de estas dos moléculas de ADN. Por ende es básicamente el
sitio o el momento de replicación del ADN bacteriano que es más dof que la reo del ADN
eucariota, por lo tanto es importante comprender que es lo que sucede en el momento de la
replicación, ya que puede ser utilizado como blanco para el diseño racional de drogas.
Reacciones simple o múltiples Reacción de síntesis

El ADN se sintetiza a partir de desoxirribonucleótidos trifosfato, estos poseen por lo tanto un azúcar
que en el carbono 2´ tiene un H en lugar de un grupo OH, una base nitrogenada y un grupo trifosfato.
El número y el largo de los replicones,

varía ampliamente entre los
organismos.
Como ya vimos que por ejemplo E. coli
tiene un único origen de replicación y
por ende un único replicon que tiene 4,2
millones de pares de bases que sería el ❖ En la síntesis de la nueva cadena se generan:
tamaño de su genoma. ➢ Enlaces fosfodiester (covalentes)
➢ Puentes de H entre bases complementarias
Estos nucleótidos son usados para la síntesis del ADN que ocurre siempre en dirección 5´ a 3´,
como la síntesis de cualquier ácido nucleico.
Entonces teniendo el ADN que se utiliza como molde para la síntesis, por complementariedad de
bases las enzimas que sintetizan el ADN agregan un nucleótido a la cadena que está siendo
sintetizado, utilizando el extremo 3´ OH libre y agregando un nucleótido, quedando unido uno de
los fosfatos, el fosfato en alfa del nucleótido y liberándose un grupo pirofosfato que su rotura es de
alta energía y es utilizado para la síntesis de estas moléculas de ADN.
Podemos ver que por ejemplo que la
levadura y la mosca de la fruta, poseen
diferente número de orígenes de
replicación, pero ambas poseen un
mismo largo de los replicones.
También podemos ver que organismos

superiores, en los que los genomas son
mucho más grandes, tienen un gran
número de orígenes de replicación y
replicones de gran largo.
La síntesis ocurre en dirección 5´→3´

La hebra retrasada se sintetiza en fragmentos de Okazaki

Se muestra una burbuja de replicación que
La síntesis del ADN sucede de manera semidiscontinua. Todas las polimerasa catalizan la podría ser de un cromosoma lineal y cómo
elongación de la cadena del ADN, en dirección 5´→3´. estas estructuras de okazaki se generan
Las hebras del ADN están orientadas en dirección antiparalelas, o sea una en dirección 5´→3´ y la sobre la hebra rezagada en ambas
otra en dirección 3´→5´. horquillas de replicación.
Las polimerasas en realidad avanzan continuamente leyendo la hebra molde en dirección 3´→5´, por
lo tanto la síntesis es 5´→3´. Y esto genera entonces que algunas de las hebras que es leída en la
dirección opuesta a la del movimiento de la horquilla de replicación, por lo tanto esta hebra
complementaria se sintetiza en fragmentos discontinuos denominados Okazaki. Lo que tie ne que quedar claro es que ambas horquillas de replicación presentan una hebra líder y
Si observamos en esta imagen, lo que sucede es que a partir de un sitio de inicio de la replicación una hebra rezagada.
comienza la síntesis del ADN.
La replicación es un proceso complejo

La replicación del ADN es un proceso bastante complejo, que requiere señales en el ADN y además
proteínas que son las encargadas de sintetizar el ADN nuevo.
Se pueden ver las dos hebras viejas y en

❖ Señales
➢ Orígenes de replicación: Lugares donde la maquinaria de replicaciòn se une al ADN
rojo las hebras nuevas, lo que sucede es
y comienza a sintetizar ADN nuevo.
que el movimiento sobre una de las
➢ Señales de terminación (Ter): Lugares donde la maquinaria se desensambla y
hebras, puede ser continuo, ya que la
finaliza la síntesis del ADN.
síntesis se da en dirección 5´→3´,
mientras que sobre la hebra de arriba, el
❖ Enzimas principales:
➢ ADN polimerasas: Las que sintetizan el ADN en sí mismo
movimiento de la horquilla se da en
➢ Primasas
dirección opuesta a la que debería ser la
➢ Ligasas
síntesis, por lo tanto se sintetizan
➢ Helicasas
fragmentos cortos sobre toda la molécula
➢ Topoisomerasas
en dirección 5´→3´ y estos fragmentos van
cubriendo toda la hebra.
A estos fragmentos se les denomina Mecanismo de la replicación
“fragmentos de Okazaki” y son utilizados
por las células para sintetizar la hebra
❖ Iniciación
➢ Reconocimiento de orígenes de replicación por las proteínas que vana a iniciar la
rezagada.
síntesis
➢ Separación de hebras, ya que como dijimos previamente, la síntesis del ADN se da
por complementariedad de bases, y esto debe suceder en moléculas de ADN que
están separadas, ya que no se puede copiar el ADN cuando se encuentra como
doble hélice
➢ Sobre esos orígenes de replicación se da el posicionamiento de maquinaria de
replicación
En esta figura se esquematiza la

❖ Elongación
➢ Crecimiento bidireccional de las horquillas de replicación
replicación bidireccional de un ADN
➢ Replicación semiconservativa, semidiscontinua, coordinada
circular como lo es el cromosoma
bacteriano, en el cual se muestra la
❖ Terminación
➢ Reconocimiento de señales en el ADN que le indican a las proteínas que se debe
replicación de la hebra líder de ambas
desensamblar ese complejo proteico que es el replisoma del ADN para dar lugar a la
horquillas de replicación, y la hebra
finalización de la síntesis del ácido nucléico.
rezagada de ambas horquillas de
replicación.
Inicio de la replicación en procariotas Helicasas: Separación de las hebras de ADN

Durante el inicio del inicio de la replicación en procariotas, la proteína DNAa se une al ADN
reconociendo la región del Origen de replicación, hay algunos repetidos en el origen de replicación
de 9 y de 13 pb que señalan dónde debe iniciar la síntesis del ADN.
DNAa se une al ADN y produce una vuelta, un superenrollamiento del ADN, lo que lleva a el
desensamblaje o separación de las hebras del ADN, en las regiones de los repetidos de 13
nucleótidos, que son repetidos ricos en A y T, por lo tanto tienen dobles enlaces entre ellos, por lo
que son fácilmente separables, esta porción que se genera en el ADN, es la que hace que la región
próxima se separe. A estas regiones se unen luego las proteínas llamadas helicasas, las mismas se
encargan de desenrollar el ADN, y una vez que esta región está abierta, se unen a la doble hélice
proteínas de unión a ADN en cadena simple, que lo que hacen es mantener esta estructura del ADN Las helicasas son las encargadas de separar
separada. las moléculas de ADN durante la síntesis del
nuevo ADN. Estas enzimas son proteínas que
se unen al ADN y para desenrollarlo utilizan
ATP, por lo tanto la síntesis del ADN es un
proceso que es costoso para la célula y solo se
realiza cuando la célula está preparada para
hacerlo
Otra cosa que es importante a la hora de hablar

de la replicación del ADN es que si nosotros
tenemos en cuenta que es lo que sucede con la
molécula de ADN, la molécula está enrollada
sobre sí misma, y debe ser desenrollada para
poder ser sintetizado el nuevo ADN, el hecho
de desenrollar el ADN en una región produce lo
que se denomina “super enrollamiento” del
resto, este tipo de problemas debe ser
solucionado para que la horquilla pueda
moverse a través de la molécula, si esta zona
queda demasiado superenrollada lo que va a
suceder es que el movimiento de la horquilla se
va a frenar, no va a poder seguir
desarrollándose
Girasa (topoisomerasa ll) Ensamblaje del replisoma

Para eliminar la tensión que se genera en el ADN, en los procariotas existen las enzimas En las bacterias el ensamblaje de los replisomas se da de la maquinaria que sintetiza el ADN el ADN
topoisomerasas ii, estas enzimas se denominan girasas, son capaces de unirse al ADN, cortar la nuevo, sucede luego de la separación de las hebras, luego que están unidas las proteínas de unión a
doble hélice de ADN y eliminar super vueltas en el ADN, por lo tanto eliminan ese simple hebra, se une una proteína denominada primasa, que lo que hace es copiar la molécula de
superenrollamiento, y entonces la horquilla de replicación puede seguir moviéndose alrededor del ADN utilizando ribonucleótidos, genera lo que se denomina cebadores de ARN que la ADN
ADN. polimerasa lll es capaz de reconocer el extremo, y empezar luego la síntesis del ácido nucléico.
Luego resuelto este corte en la doble hélice, se vuelve a unir, y de vuelta se utiliza ATP para el
funcionamiento de las topoisomerasas.
Primasa: Síntesis del cebador

Respecto a estas enzimas, existen algunos antibióticos del tipo de las quinolonas, por ejemplo el
La primasa es la enzima encargada de la síntesis del cebador.
ácido nalidíxico, para eliminar bacterias, debido a que son capaces de reconocer, esta enzima, que
Las ADN polimerasas no son capaces de sintetizar ADN de novo, necesitan un extremo 3ÓH libre lo
en eucariotas no se encuentra presente.
va a dar el cebador o primer RNA. La enzima entonces primasa genera un primer ARN que luego va
❖ Quinolonas
a ser eliminado. Este primer ARN, que es generado por complementariedad de bases por la primasa,
➢ Ácido nalidíxico
es utilizado por la polimerasa para iniciar la síntesis del ADN.
Se une a la subunidad A de la DNA girasa (topoisomerasa)
Espectro: Gram-positivos e infecciones urinarias
Elongación ADN polimerasa l

Una vez iniciada la síntesis de los ac nucleicos, continua la elongación de los mismos, en los cuales, Kornbnberg, 1957
la hebra líder es sintetizada de manera continua, mientras que la hebra rezagada es sintetizada en Actividad polimerasa
fragmentos de pasaje, los cuales se van generando a medida que la horquilla se desplaza sobre la ❖ Necesita magnesio como cofactor (Mg++)
hebra de ADN, estos fragmentos de okasaki luego deberán ser unios, están formados por un primer ❖ La energía es producida por la liberación de PPi (pirofosfato) durante la síntesis del ácido
de ARN y una región de ADN generada por la ADN polimerasa, estos primer luego deben ser nucleico
eliminados del ADN y los fragmentos deben ser unidos. ❖ El ADN actúa como molde
❖ Necesita un cebador que ofrezca un extremo 3ÓH libre para agregar nucleótidos
❖ La elongación ocurre en dirección 5´-3´
❖ Corrige errores de 3´-5´: Tienen actividad exonucleasa, eso quiere decir que si incorpora un
nucleótido inadecuado en el extremo, son capaces de eliminarlo y colocar uno
correctamente.
Se puede ver cómo interacciona la

polimerasa con el ácido nucleico que
está siendo copiado.
ADN polimerasa l ADN polimerasa lll

La ADN polimerasa l es la única polimerasa de las bacterias que es capaz de corregir o de
El anillo corredizo y la procesividad
reemplazar el cebador de ARN que se agrega en el inicio de la síntesis de las moléculas de ADN, Esta enzima es la responsable de novo del ADN
esta enzima posee actividad exonucleasa 5´-3´. ❖ Enzima multimérica, pieza clave en la replicación
❖ El core de DNA Pol lll es poco procesivo: Es decir, se desensamblan de lal ADN, se soltaría
del ADN, a medida que lo va replicando, a menos que exista el “anillo corredizo”, que la une
o la mantiene sobre la molécula de ADN que está siendo sintetizada. Gracias al anillo es que
su procesividad aumenta y es capaz de incorporar, miles de nucleótidos sin soltarse del
ADN.
Esta actividad es denominada “nick traslation”, es lo que sucede cuando se elimina el primer ARN
que se utiliza para la síntesis de ADN, la mella debe ser reparada para generar una hebra de ADN
nueva y completa. Avance de la horquilla de replicación
❖ La DNA Pol lll funciona como dímero que se une a ambas hebras hebras de ADN que están
ADN polimerasa lll siendo sintetizadas, y ese dímero se mueve en una única dirección, se da la horquilla de
replicación, se mueve toda en una dirección.
En las bacterias la enzima principal de la replicación es la ADN polimerasa 3, es una enzima
❖ Ambas hebras son antiparalelas, por lo tanto tiene que haber alguna forma en la que la hebra
multimérica que posee varias subunidades.
rezagada, la que está siendo copiada como 5´-3´, lo que sufre es una vuelta que hace que la
Es una enzima que funciona como dímero, y posee lo que se denomina “anillo corredizo” que se
hebra quede en dirección 3´-5´ respecto a la DNA Pol lll, y eso es lo que hace que la enzima
enrolla alrededor del ADN y genera una altísima procesividad, es decir, es capaz de agregar
pueda moverse sobre el ADN en una única dirección.
muchísimos nucleótidos sin soltarse del ADN, o sea sin requerir ningún ensamblaje de la misma
sobre la molécula de ADN.
Resolución de la replicación en la hebra rezagada Resolución de los cromosomas duplicados

Al finalizar la síntesis del ADN de las bacterias, los ADN quedan concatenados, y por lo tanto deben
ser separados por enzimas del tipo de las topoisomerasas, nuevamente lo que hacen es cortar la
doble hélice de ADN para separar una molécula de la otra y que puedan ser cada una separadas
hacia las células.
Durante la síntesis de la hebra rezagada,
se generan los fragmentos de okazaki, que
presentan en su extremo 5´ un fragmento
de ARN, ese fragmento de ARN debe ser
removido del ARN, por una enzima que se
llama ADN Pol l, la misma utiliza el extremo
3´ libre del fragmento de okazaki previo, se
une y mediante una actividad exonucleasa
5´-3´, elimina el primer de ARN que estaba
unido y agrega nucleótidos, para rellenar
ese fragmento.
Terminación
Lo que sucede es que genera un
❖ Secuencias terminadoras: Lo que hacen es eliminar las horquillas de replicación en esas
corrimiento de mella y la misma debe ser
regiones, por ende producir el desensamblado de los represores.
reparada por una enzima denominada DNA ❖ Retienen las horquillas de replicación
ligasa, la enzima se une y genera el enlace ❖ Contienen secuencias que facilitan la decantación y separación de los cromosomas
fosfodiéster que falta en ese lugar. resultantes
❖ Requieren elementos de terminación particulares
ADN polimerasas procariotas La replicación en eucariotas es similar

La replicación de los eucariotas es similar a la de los procariotas, también necesita del
desenrollamiento de la doble hélice y la unión de la helicasa, que es la que va a desenrollar las
Polimerasas
moléculas de ADN, y de la unión de proteínas de simple hebra, que mantienen ese ADN
Características l ll lll desenrollado.
Luego también funciona una enzima denominada primasa, que es capaz de generar el primer ARN
Subunidades 1 >4 >10 necesario para que la ADN polimerasa polimerize o genere el ADN de novo.
De vuelta la síntesis se da también en fragmentos de okazaki durante la replicación de la hebra
Peso molecular 103.000 88.000 830.000 rezagada y de manera directa en la hebra líder.
Exonucleasa 3´-5´ si si si
Exonucleasa 5´-3´ si no no
Vel. Polimerización (nt/s) 16-20 40 250-1.000
Procesividad (*) 3-200 1.500 >500.000

*Nucleótidos incorporados antes de disociarse del ADN
❖ Las DNA Pol son enzimas elongadoras
❖ Necesitan un cebador 3ÓH
ADN polimerasas eucariotas
alfa delta Beta epsilon gama
Localización nuclear nuclear nuclear nuclear mitocondrial
Función Replicación Replicación Reparación Reparación Replicación

cebado retardada continua
Horquilla de replicación eucariota
Función similar en E.coli DNA Pol l DNA Pol lll DNA Pol ll DNA Pol lll En la horquilla de replicación en eucariota, algo que es diferente a la procariota, es que la Pol
encargada de la síntesis de la hebra líder es diferente de la ADN Pol encargada la síntesis de la
Polimerización 5´-3´ + + + + +
hebra rezagada, el resto de las enzimas utilizadas y los mecanismos son muy similares a los de las
Exonucleasa 5´-3´ + - - - - procariotas.
Exonucleasa 3´-5´ + + - + +
Asociada a DNA primasa + - - - -
Acepta primer de ARN + - + -
Acepta primer de ADN + + + + +
Sensible a afidicolina + + - + -
El problema de replicar los extremos de moléculas de ADN lineales Replicación en los telómeros
En los eucariotas, las moléculas de ADN son lineales, y por lo tanto presentan una dificultad más a la Telomerasa
hora de replicar los cromosomas. ❖ Los extremos de los cromosomas son muy importantes
En la hebra líder, no habría ningún problema a la hora de llegar al extremo de la molécula durante la ❖ Enzima que cataliza la síntesis de los extremos
replicación, ya que la ADN Pol viene copiando la molécula y llegaría al extremo sin ningún tipo de ❖ Ribozima que contiene una molécula de ARN que sirve como molde, que sirve para ser
dificultad, sin embargo la hebra rezagada debe ser copiada y debería generarse en la región 3´, un utilizado durante la síntesis y el alargamiento de los extremos de los cromosomas, por eso
primer ARN, para que la ADN Pol pudiera copiar el resto de la molécula, esto quiere decir que esa tienen ese ADN repetido en tándem, ya que siempre se utiliza el mismo molde para alargar el
región, para que la ADN Pol repare ese primer ARN que se generó debería tener un extremo 3ÓH y extremo del cromosoma.
no lo encontraría, es por esoq ue los extremos de los cromosomas se acortan durante cada ciclo de ❖ La enzima está activa durante diferentes etapas de desarrollo embrionario y por lo tanto los
replicación. extremos de los cromosomas lineales son alargados durante esos momentos, luego durante
las sucesivas divisiones mitóticas, la telomerasa deja de estar activa y por lo tanto los
telómeros se acortan, es decir lo extremos de los cromosomas se acortan, llevando si este
acortamiento es muy grande, llevando a la muerte celular programada y por lo tanto a la
regulación de la división celular y el envejecimiento.
❖ Algunos tipos de tumores presentan la activación de la telomerasa, para poder sobrellevar a
esta muerte celular programada y por lo tanto dividirse descontroladamente
❖ El ARN guía la adición de los nucleótidos correctos
❖ Niveles variables de actividad de la telomerasa
❖ Debido a su composición química, la composición de bases que poseen los telómeros,
forman estructuras secundarias que son debidas a apareamientos de bases del tipo no
convencionales del tipo no watson y crick
❖ Regulan la división celular y el envejecimiento
La replicación de la cromatina Fidelidad de la replicación

En la replicación del ADN lleva implícita la necesidad de duplicar también los nucleosomas o las Es importante destacar que parte de la maquinaria utilizada para la síntesis de nodo del ADN, es
histonas que están unidas al ADN, y con esos nucleosomas es importante duplicar también las utilizada también para la reparación y mantenimiento del ADN.
marcas que llevan estos nucleosomas, los lugares de cromatina inactiva, por ejemplo, deben ser Las enzimas tienen la capacidad de corregir cuando se equivocan en el último nucleótido que
mantenido durante la división celular, en las células hijas, por lo tanto las histonas se unen a las incorporaron. Esta capacidad de corrección se denomina capacidad correctora de pruebas
moléculas de ADN de manera equitativa, y las histonas “viejas”, los nucleosomas que mantienen las (DNA proofreading).
marcas, se unen a las dos hebras que están siendo duplicadas, de esta manera se mantienen las
marcan, y las histonas que se depositan de manera nueva en esas moléculas, serán marcadas por
Con respecto a las enzimas de la replicación, la actividad exonucleasa 3’- 5’ es responsable
enzimas que acetilan o desacetilan histonas para mantener las señales que se encontraban en esa de la alta fidelidad del proceso de replicación.
región del ADN.
De todas maneras las polimerasas tienen una tasa de error que en general es muy baja pero existe,
esa tasa de mutación, si pensamos en la capacidad en que una célula se divide es muy alta la
presencia de mutaciones, por esto existen sistemas de reparación del ADN, capaces de encontrar
esas mutaciones y corregirlas.
❖ Unos de estos sistemas es el “Mismatch repair”, que reconoce bases mal apareadas en el
ADN y elimina la base mal apareada y agrega una base nueva. Esto se debe a que las bases
mal apareadas muchas veces producen distorsiones en la estructura del ADN.
Existen múltiples sistemas de reparación del ADN

Variabilidad y recombinación Generación de la variabilidad hereditaria

Importancia de la variabilidad ❖ Para que esa variabilidad se mantenga y se genere de una generación a otra, en organismos
❖ La estabilidad génica es crucial para la supervivencia a corto plazo como los humanos se dará durante la meiosis.
❖ A largo plazo, la supervivencia de los organismos depende de la variación génica, mediante ❖ Para eso tenemos dos mecanismos
la cual células y organismos pueden adaptarse a las variaciones del ambiente ➢ La segregación independiente de los cromosomas, ya sean de origen paterno o
❖ La propiedad del ADN de experimentar reordenamientos determina que se formen nuevas materno
combinaciones alélicas, sustrato molecular de la variabilidad génica ➢ Por otra parte la recombinación, que lo que hará es aumentar la variabilidad genética
Mantenimiento de la información hereditaria: La meiosis

La replicación del material genético es esencial a la vida Comprende una replicación del ADN seguida de dos divisiones celulares sucesivas
Es un mecanismo extremadamente necesario y esencial para la vida de una célula u organismo, se Se sabe que se dan dos divisiones celulares, denominadas meiosis 1 y meiosis 2; en la primera
sabe que la replicación del material se da en dos momentos posibles, en la mitosis que es en la división es una segregación de los cromosomas homólogos y luego durante la meiosis 2, se da la
división de la célula, en general las cuales se duplica exactamente el material, y pasa incambiado de segregación de ese juego cromosómico en las siguientes células.
una generación a otra. En cambio en las células germinales, aquellas que van a dar las gametas, se Existe una reducción, que se ve en la primera meiosis, donde las células hijas llevan un juego
ve un proceso diferente, el cual es la meiosi, ese proceso es reduccional, lo cual implica que cada cromosómico solamente.
célula producto de esa meiosis lleva exactamente un solo juego cromosómico, es decir un solo
cromosoma de cada par, en nuestro caso, los humanos, llevaría 23 cromosomas.
En cualquiera de estos dos proceso se observará, la replicación del ADN, ese proceso debe ser muy
fidedigno, y errores durante esa replicación son origen de algunas enfermedades hereditarias, se
sabe que muchos de estos errores, son causa de cáncer, por ejemplo en la metástasis, que es la
selección de una línea celular que ha tenido mutaciones que la hacen muy agresiva, capaz de
dividirse y migrar.
Existen patologías por incapacidad de reparar esos errores cometidos en la replicación, o sea se
pierde la maquinaria proteica que repara esos errores.
Esa replicación del material hereditario se da en la fase S, durante el ciclo celular, tenemos el periodo
G1, donde crece esa célula, se replica el ADN en el período S, el G2 y luego la mitosis o meiosis en
el caso de una célula germinal.
Segregación al azar Recombinación

La segregación de esos cromosomas es totalmente al azar, la disposición que tienen esos Implica la ruptura física y posterior unión de hebras de ADN de distinto origen, de forma tal que se
cromosomas que forman un tetrámero, una tétrada, en el plano ecuatorial, lo que se ve es que generan nuevas hebras de ADN mezcladas
dispuestos esos pares de cromosomas en esa metafase en el plano ecuatorial se pueden distribuir ❖ Para que esto suceda, se requiere regiones con alta homología a nivel de secuencias, esto lo
en forma azarosa. que hace es que sin cambiar la estructura de esos cromosomas, reorde las variantes de los
❖ El apareamiento de los cromosomas homólogos en la primera división meiótica asegura la genes de un lado y de otro en el punto de corte.
segregación al azar de los cromosomas homólogos
Si se representa en celeste el juego

cromosómico paterno y en rojo el materno, se
puede ver que se pueden combinar y distribuir
de forma diferente, lo cual hace que se
segregan por ejemplo de manera que se
mantiene el juego cromosómico materno y en la
otra célula el materno (probability 1), y en el
otro se combinen (probability 2). Tenemos un par cromosómico, donde en un cromosomas, el materno en unos de sus brazos tienen un gen
que denominamos A y lleva el alelo “A mayúscula”, mientras que en el brazo tenemos un gen que
denominamos B y lleva el alelo “B mayúscula”, tenemos dos copias de los alelos, ya que ya existió la
replicación del ADN y ese cromosoma está compuesto por dos cromátidas. Lo mismo sucede con el
cromosoma paterno solo que en este el alelo es “a y b minúscula”.
Si existe recombinación, lo que sucede es que hay un intercambio de segmentos de cromosoma homólogo,
Consecuencias genéticas de la segregación independiente es decir las secuencias que se intercambian son idénticas, lo que tienen son variaciones a nivel del gen.
Luego de la recombinación, los cromosomas no son exactamente iguales a los paternos o maternos sino que
A nivel humano tenemos 23 pares de cromosomas, lo cual generaría la combinación al azar de esos son un mosaico, que tienen una parte materna y otra paterna.
pares, 223 posibles combinaciones, esto asegura que cada uno de nosotros sea una combinación
particular de los cromosomas paterno y maternos.
Entonces durante la división meiótica tenemos esa reducción, en la cual se separan los pares de homólogos y
tenemos en este caso una célula que lleva un cromosoma que lleva en ambas cromátidas el alelo “A” del gen
A, pero en las otras cromátidas el “B” y “b”, siendo que al principio era “B” y “B” del gen B, esto es lo que
vemos como resultado de recombinación.
Consecuencias genéticas de la recombinación Recombinación homóloga

❖ La recombinación aumenta el número de combinaciones entre alelos paternos y maternos Modelo de Robin Holliday (1964)
❖ Permite ir eliminando alelos deletéreos tras diversas generaciones Concepto: Implica la ruptura física y posterior unión de hebras de ADN de forma tal que intercambian
❖ Ofrece mecanismos de reparación del ADN el contenido de ADN resultando en dos “nuevas” hebras.
❖ Hay una invasión de una hebra en otra cromátida, hay un intercambio de estas hebras
❖ Se forma esta estructura al unirse las hebras intercambiadas.

Es denominada heteroduplex, donde se tiene una hebra de una cromátida y la otra hebra de
El apareamiento cromosómico en la meiosis I permite además la recombinación la otra hebra de la otra cromátida totalmente pareadas.
homóloga
Durante muchos años ha sido una incógnita el cómo se daba esa recombinación a nivel molecular
❖ Sabemos que durante la primera meiosis, en las primeras etapas de la profase existe un
apareamiento entre los cromosomas homólogos, generando una estructura, que es una
tétrada, donde están apareados a nivel de secuencia
❖ En ese momento se tiene el par de homólogos totalmente apareado y se ven los complejos
sinaptonémicos, se los ve en el diploteno como esas zonas de unión entre los pares de
homólogos, denominados quiasmas
Heteroduplex Resolución intermediario holliday

Lo que se ve es que se forma el heteroduplex y forma una estructura cruciforme ❖ Si el corte se da en el plano horizontal y se reúnen las cadenas, se tendrá una cromátida
roja, un heteroduplex y cromátida roja; y en el otro caso sería, cromátida azul, heteroduplex y
❖ Se encuentran unidos por un punto que es casi viable con lo que se observaba al azul.
microscopio.
Lo que sucede al hacer ese corte es que se recomponen las cromátidas y se mantendrían
idénticos a como estaban inicialmente los cromosomas.
❖ Si el corte es en el plano vertical, se obtendrá una cromátida que tiene una región de
Lo que tiene el intermediario de Holliday es que lo que hace es girar, formando la siguiente cromátida roja heteroduplex, cromátida azul; y la otra con cromátida roja, heteroduplex,
estructura: cromátida azul.
❖ Se encuentran dos cromátidas unidas, y cuando se acerca en la metafase y anafase la ➢ En este caso decimos que sí hubo recombinación
estructura se tiene que resolver, porque se separarán los cromosomas m
Tenemos como resultado, un cromosoma conformado por una cromátida que es un mosaico de los
originales.
Este proceso es completamente azaroso

igrando un juego a un polo y otro al otro polo.
❖ Por esto tiene dos opciones, corta en un plano y reúne las cadenas, o corta en el plano.
Enzimología de la recombinación homóloga Rec A

❖ Las bacterias tienen un proceso muy parecido, y es donde se ha fijado más la atención, ya ❖ Rec A: Se une al ADN simple hebra. Promueve la invasión de una hebra a la otra molécula
que después se ve que es un modelo mucho más simple para luego ver la homología con la de ADN, reconociendo secuencias de alta homología.
recombinación homóloga bacteriana y eucariota.
❖ Rec BCD: Con su actividad helicasa desenrolla el ADN, y cuando encuentra la secuencia
“chi” (GCTGGTGG) corta una hebra, dejando un sustrato de reconocimiento para Rec A.
➢ El complejo enzimático formado por Rec BCD, va a ser la primer etapa para generar
ese corte de una de las hebras
Lo que sucede es que se corta esa hebra y la
simple hebra es reconocida por rec A.
La Rec A es capaz de reconocer una hebra
simple, se une a ella, pero por otro lado tiene
otro dominio que puede reconocer doble herba.
Lo que hace Rec A es reconocer por
complementariedad de bases y situar esa hebra
simple en esa región reconocida, formando así
el heteroduplex, generando así la estructura
de Holliday.
Ruv AB - Resolución de la estructura de Holliday Ruv C

❖ Se resuelve a través de un complejo enzimático denominado Ruv AB, que incluye la helicasa ❖ Ruv C: (resolvasa) Complejo enzimático con función endonucleasa que promueve la rotura
que abrirá las hebras y generar un heteroduplex y migran una de las hebras sobre la otra y unión de las moléculas de ADN del intermediario Holliday.
cromátida ❖ Determina, según las hebras que corte, si se van a producir moléculas recombinantes o no.
➢ Ruv AB: Complejo enzimático (helicasa) que promueve la migración de ramas.
Recombinación
❖ Homóloga: Requiere grandes regiones de homología. (ej. recombinación meiótica)
❖ Sitio específico: Se da entre regiones específicas de moléculas de ADN. Requiere regiones
pequeñas de homología.(ej. reorganizaciones del ADN –genes de Igs, inserción viral)
❖ Transposición: Implica el movimiento de secuencias a través del genoma y no requiere
secuencias homólogas. (transposones, retrotransposones, etc)
La recombinación homóloga Enzimas en la recombinación homóloga

La recombinación homóloga es un proceso que no es único de la meiosis, sino que forma parte de
todo un mecanismo de reparación del ADN, se sabe que mucha de las enzimas y procesos que se
utilizan en la reparación del ADN son los que luego se reconocen también en la recombinación
homóloga.
Mientras que estos mismo mecanismos son utilizados para reparar el ADN, ya que se sabe que si
hay un corte o una pérdida de secuencia, tenemos un mecanismo para buscar en la otra cromátida
homóloga la secuencia complementaria, y por todo esos mecanismo, reparar esa zona y volver a
tener una cromátida normal.
Reparación de roturas de ADN doble hebra por recombinación homóloga Recombinación sitio específica
Cuando se ve el proceso de reparación de rotura de ADN de doble hebra por recombinación Es bien conocida porque involucra los genes de inmunoglobulina y receptores T
homóloga, un proceso que responde a un daño por radiaciones ultravioleta, ionizantes, mecánicas, ❖ Recombinasas: RAG 1 y 2
productos genotóxicos, se ve que ese mecanismo es muy parecido a lo que sucedería durante la Todo lo que se está hablando hoy de covid 19, si tenemos la capacidad de tener inmunidad o no, y la
recombinación, es decir, parte de esa maquinaria está actuando en la recombinación homóloga en la capacidad de generar anticuerpos, depende de un proceso que implica una recombinación sitio
meiosis, y Rad51 es el homólogo a Rec A en bacterias. específica
Aplicaciones
❖ ADN recombinante (NO IMPLICA MECANISMO MOLECULAR DE RECOMBINACIÓN)
❖ Inactivación génica por recombinación (animales transgénicos)
Transcripción Tipos de ARN

❖ Proceso por el cual se sintetiza ARN utilizando como molde el ADN
❖ En principio una sola hebra del ADN es copiado, esta hebra se le denomina hebra molde, y
Codifican proteínas, traslada el mensaje desde el núcleo
es el proceso que se relaciona con lo que se denomina expresión génica. ARNm Mensajero
hacia el citoplasma en las células eucariotas
❖ Algunas regiones del ADN son transcriptas, pero no son traducidas a proteínas, se verán
algunos tipos de ARN, como los son el ARNt, ARNr, ARNpn (pequeños)
ARNr Ribosomal Son parte estructural del ribosoma
Características diferenciales (ARN - ADN) Decodifican el mensaje que está en el ARNm, son los que
ARNt De transferencia leen el mensaje en código de bases y lo traducen a un código
❖ El uso de ribonucleótidos, que poseen en su carbono 2´ un grupo OH en lugar de H (ADN) de aminoácidos
❖ Utilizan Uracilo en lugar de timina (base nitrogenada)
❖ La adición de nucleótidos es llevada a cabo por una enzima que se denomina RNA ARNpn Pequeño nuclear Funcionan en varios procesos, como el splicing
polimerasa, en lugar de ADN Pol
❖ Durante la síntesis del ARN se produce un híbrido temporal, que se denomina dúplex de Se utilizan para modificar químicamente otros ARn como por
ARNsno Pequeño nucleolar
ADN-ARN ejemplo los ribosomales
❖ El producto es de cadena simple
miARNs Micro Regulación de la expresión génica
Participan en diversos procesos celulares como síntesis de

Otros telómeros, inactivación del cromosoma X en las mujeres,
transporte al retículo endoplásmico.
Los nucleótidos se van agregando a la hebra

naciente del ARN por complementariedad de
bases, entre la molécula de ADN que está Propiedades comunes de los ARNs
siendo copiado y el ARN que está siendo ❖ Son todos producidos por transcripción, el proceso por el cual se sintetizan los ARNs es
sintetizado. denominado transcripción
Se cumple que el Uracilo en lugar de Timina se
❖ Varios de estos ARNs, cumplen un papel en la síntesis proteica, ya sea directa o
aparea con la Adenina.
indirectamente
Esta síntesis sucede en dirección 5´-3´, es decir
el nuevo ribonucleótido que es agregado a el ❖ Generalmente los ARNs poseen estructuras secundarias y terciarias complejas, por formar
ARN que está siendo sintetizado, se agrega regiones autocomplementarias
mediante la formación de un enlace ❖ Presentan modificaciones químicas que suceden de forma post-transcripcional, es decir,
fosfodiéster, entre el fosfato en alfa del luego de que el ARN ya se sintetizó, es modificado para poder cumplir su función en la
nucleótido que va a ser agregado y el OH en el célula. La mayor parte de las veces , sin estas modificaciones, los ARNs no funcionan, no
3´ del extremo de la molécula que está siendo son capaces de cumplir su función en la célula
sintetizada.
ARN celulares, abundancia y función Características de la transcripción

No todos los ARN son requeridos en el mismo nivel por la célula ❖ Dirigido por una ARN Pol.
❖ El ARN que se encuentra en mayor proporción de ARN en la célula es el ARNr (ribosomal), ❖ Desenrollamiento parcial del ADN
que es el encargado de producir las proteínas. ❖ Una hebra de ADN sirve de molde
❖ Los ARNt son también de alta proporción, el 10% del ARN celular es ARNt ❖ La enzima no requiere cebador
❖ La proporción del ARNm varía de 1 y 5% dependiendo del tipo celular ❖ La enzima elonga una cadena en dirección 5´-3´
❖ La transcripción es un proceso que está altamente regulado ❖ Formación de enlace 3´-5´fosfodiéster
❖ Apenas un 0,01% de los genes se expresa en una célula eucariota en un momento dado, ❖ La síntesis sólo se inicia en secuencias específicas llamadas promotores
esto es lo que le da identidad a las células y finalmente a los tejidos
En esta figura se esquematiza el proceso de transcripción del ARN, en el cual se muestra que las
hebras de ADN deben desenrollarse para poder ser copiado
Se puede ver cómo una de las hebras que se copia (hebra molde), mientras que la otra hebra no
es copiada.
Se ve que la dirección de síntesis de ARN es en dirección 5´-3´
Nomenclatura transcripcional Importancia de la orientación de la ARN Pol

Es importante tener en cuenta que la ARN Pol debe estar orientada en el ADN hacia la región que
debe transcribir y en la hebra correcta
Una hebra de ADN sirve de molde (hebra molde)
Es la hebra que es copiada por la ARN Pol para transcribir el ARN, esa hebra (la hebra molde) es
complementaria al ARN Si se utiliza como molde la hebra que se
Si se transcribiera la hebra de arriba, lo que se
encuentra abajo, que sería una hebra de
produciría, sería una molécula de
poli-guanosina, produce como mensajero una
poli-guanosinas
molécula de poli-citidinas
El transcrito es igual a la hebra codificante y complementaria a la hebra molde

A su vez el sitio de inicio de la transcripción, es lo que se denomina “+1” de la transcripción, y
define lo que se denomina corriente arriba y corriente abajo del sitio de la transcripción.
La región promotora, es la que está próxima a el inicio de la transcripción y regula la transcripción
de los genes, es el lugar donde la ARN Pol se posiciona para comenzar la transcripción; mientras
que corriente abajo se encuentran otras señales, como las “señales de terminación” de la
transcripción y el sitio donde la transcripción termina.
Es importante tener en cuenta es que la hebra codificante es igual a el ARNm, salvo que el
mensajero tiene “U” en lugar de “T”, y la hebra molde es la hebra que es antisentido, que es la que
se utiliza por la ARN Pol para sintetizar el ARMm.
Eficiencia en la transcripción ARN polimerasa bacteriana

Es importante destacar que la transcripción de distintos genes en el ADN, puede darse a diferentes ❖ Única ARN Pol bacteriana
tasa ❖ Multímero de varias unidades
❖ Subunidad σ70 se une a secuencias específicas en las posiciones -10 y -35 del promotor, la
misma entonces posiciona a la ARN Pol la región capaz de sintetizar el ARN en el +1 de la
transcripción
❖ La subunidad α queda en posición upstream
❖ Las subunidades β y β´ se asocian con el sitio de inicio
❖ El sitio de inicio de la transcripción es +1
❖ Corriente abajo=Dirección de la transcripción
Un gen “A”, que su proteína es muy requerida

en gran cantidad en un determinado momento y
en una determinada célula, puede ser transcrito
a una alta tasa, para generar mucho ARNm y
por lo tanto altos niveles de proteínas
un gen “B”, puede ser transcrito a una baja

tasa, lo cual generaría bajas cantidades de
ARNm y su traducción daría lugar a bajas
cantidades de proteínas, ya que puede que
estas proteínas sean requeridas en poca
cantidad
A nivel de ARNs que no se traducen, esto sucede también, y es importante destacar la presencia
del nucleolo en las células, que es el lugar donde se transcriben los ARNr, que son los ARNs más
requeridos en las células, los que se necesitan más cantidad, por ende se transcriben muy
activamente
Promotores bacterianos ARN Pol bacteriana

La ARN Pol bacteriana es ubicada en el promotor gracias al reconocimiento de secuencias en el
ADN por la subunidad σ70, esta subunidad se localiza en las secuencias promotoras
El modelo muestra la interacción de la

holoenzima con el promotor formando
el complejo abierto.
La hebra molde se puede ver en gris

Se puede ver que en rojo las secuencias que se alinearon, el +1 es donde inicia la transcripción,
cerca del -10 y del -25 se encuentran dos cajas que son importantes para el reconocimiento de la
ARN Pol.
❖ TATA BOX: Está presente en todos los promotores bacterianos y en muchos de los
promotores eucariotas.
➢ Analizando la imagen se puede ver que las secuencias tienen todas “T”n en la
parte más cercana al +1, cuando se genera lo que se denomina lo que se
denomina secuencia consenso del promotor, en ese lugar siempre debería haber
“T”
➢ En la siguientes líneas de la caja tiende a tener muchas “A”, pero la misma no
necesariamente tiene que ser esa base
➢ Tiende a haber una secuencia consenso denominada “TATA BOX”
➢ Hay proteínas de unión a la TATA BOX en eucariotas, las cuales se encargan de
doblar el ADN para reclutar factores generales de transcripción y la ARN
polimerasa
El proceso de transcripción Transcripción en bacterias: Iniciación

La ARN Pol es capaz de reconocer el ADN, unirse a él y de escanearlo, hasta que encuentra una
secuencia en la que se una la subunidad sigma y posicione la ARN Pol en el +1, esto lleva al
Iniciación
desenrollamiento del ADN y por ende al inicio de la transcripción.
La ARN Pol debe posicionarse en la
región promotora y reconocer cuál
es la hebra que debe ser transcripta
La ARN Pol desenrolla la molécula

de ADN y forma lo que se denomina
complejo abierto
Formado el complejo abierto, la

1. Reconocimiento de la hebra molde
hebra molde ya puede ser utilizada
por la ARN Pol ➢ Unión de la ARN Pol al promotor (formación de una complejo cerrado)
➢ Formación de una burbuja de ARN de cadena simple (complejo abierto)
2. Iniciación
➢ Síntesis de los primers 9 a 10 nucleótidos
Elongación
➢ Varios eventos abortivos, donde el ARN es liberado
Los ribonucleótidos se van ➢ Pasado este punto (10 nucleótidos) se libera sigma y comienza la elongación
agregando a la molécula de ARN
naciente, generándose el híbrido
entre el ARN y ADN
Transcripción en bacterias: Elongación
❖ Se da un agregado secuencial, por complementariedad de bases de los ribonucleótidos al
ARN naciente
Terminación ❖ Adición de ribonucleótidos al extremo 3´ OH de la cadena creciente
La ARN Pol encuentra el sitio de

terminación de la transcripción y se
libera el complejo del ADN,
liberándose la ARN Pol por un lado
y el ARN por otro.
Transcripción en bacterias: Terminación Diferencias entre transcripción eucariota y procariota

❖ Reconocimiento de señales particulares que indican dónde terminar la síntesis
❖ La burbuja de transcripción se desestabiliza y colapsa liberándose el ARN
Procariotas Eucariotas
Rho Indeopendiente Rho dependiente
No existe núcleo, por lo que la transcripción
La transcripción es llevada a cabo en el núcleo
Se basa en la formación de un bucle sucede en el citoplasma
autocomplementario en el ARNm que está
siendo transcrito, y a su vez cerca de este bucle El mensajero se genera de manera
que se forma hay una región de polialanina, lo Se basa en la unión de un factor proteico al policistrónica, es decir un mismo mensajero Los ARNs se transcriben de manera
que lleva a la generación de un ARN que tiene ARNm que lo escanea y al llegar la burbuja de lleva el código para generar varias proteínas, monocistrónica, es decir cada ARN transcrito
poliuridinas, esta interacción es bastante débil, transcripción a una región determinada, el muchas veces las proteínas son de una misma codifica para una proteína diferente
ya que tiene dobles enlaces, y la formación de factor Rho es capaz de desensamblar el dúplex vía, por ejemplo una vía biosintética o de
este loop lleva a la desestabilización del dúplex de ADN-ARN liberando el ARNm degradación de un determinado azúcar
de ADN-ARN, y la liberación sin necesidad de
un factor proteico de el ARNm y la ARN Pol, por
ende,m la terminación de la transcripción
La transcripción y la traducción están acoplados

en los procariotas, debido a que se da todo en
el mismo lugar, el citoplasma.
O sea un mensajero, a medida que va siendo
En eucariotas, la transcripción sucede en el
transcrito, ya es reconocido por la maquinaria
núcleo y el mensajero debe ser expulsado del
ribosomal, para traducirlo. Esto se debe a que
núcleo del citoplasma para poder ser traducido
las moléculas de ARN son moléculas bastante
inestables en la célula y que si no son
traducidas correctamente, las células las
degradan
Solamente existe una ARN Pol para transcribir

Existen 3 ARN Pol diferentes
todos los ARNs
ARN Pol eucariota

Son incapaces de reconocer el promotor por si mismas, necesitan de otros factores que las ayuden a
reconocer el promotor.
Polimerasa Localización Genes transcritos
l Nucleolo ARNr
ll Nucleoplasma ARNm y ARNpn
lll Nucleoplasma ARNt, ARNr 5S

Las ARN polimería ll eucariota es similar a la bacteriana Transcripción en eucariotas

En eucariotas para que un gen se transcriba, debe existir la ARN Pol pero a su vez la misma requiere
de factores de transcripción, que ayudan a la ARN Pol a reconocer al promotor y la ubican cerca de
Se puede ver la estrutura en 3D de ambas ARN Pol ll la región donde debe iniciarse la transcripción.
ARN Pol ll procariota ARN Pol ll eucariota

❖ Proteínas
➢ ARN Pol
➢ Factores de transcripción
■ Hay algunos que son requeridos por la ARN Pol siempre
■ Hay otros que son requeridos en algunos genes que se denominan
“factores de transcripción específicos”, son específicos de una
determinada célula o línea celular, por lo tanto los promotores que tengan
sitios de unión para esos factores van a estar activos en esas células,
mientras que las células que no posean esos factores no van a tener esos
genes activos
■ En general estas proteínas tienen actividad deacetilasa de histonas, los que
son reguladores negativos, entre otras.
➢ Modificaciones
❖ Señales
➢ Promotores
➢ Potenciadores
■ Son importantes para el inicio de la transcripción en los eucariotas
Iniciación en eucariotas
❖ Son similares, pero la polimerasa eucariota es más compleja, tiene muchas más Las Pol eucariotas necesitan siempre factores de transcripción basales, para reconocer el sitio del
subunidades, lo cual habla de las diferencias en la función inicio de la transcripción, lo que hacen es ubicar a la Pol y posicionarla en la región del inicio de la
❖ La ARN Pol ll posee un dominio carboxilo terminal que es blanco de regulación y es transcripción, es decir en el +1.
importante para que se de el inicio de la síntesis del ARN ❖ En los promotores eucariotas existe la caja TATA ubicada en el -25
❖ También hay un elemento rico en GC en la región -35
❖ Esto se debe a que la Pol eucariota tiene un tamaño bastante mayor a la procariota, por lo
que la diferencia de espacio que se necesita para posicionar la Pol es mayor al de las
procariotas.
Los factores generales de transcripción se unen a la TATA box y posicionan entonces la Pol en la Potenciadores
región del +1 de inicio de la transcripción
Son secuencias que si tenemos ungen que está siendo transcrito en una célula y su región
potenciadora, actúan estimulando la transcripción debido a que reclutan factores de transcripción que
aumentan las probabilidades de que la ARN Pol se una a esta región, estos potenciadores pueden
actuar cerca, lejos del promotor, pero también pueden estar después del gen o en orientaciones al
revés que la del gen. Esto se debe a que en el núcleo el ADN está plegado y estas regiones que
están lejos, físicamente pueden estar muy cerca del sitio de inicio de la transcripción, por lo que los
potenciadores:
❖ Ayudan a la activación de la transcripción
❖ Se denominan secuencias reguladoras en cis (como los son los promotores), tiene la
capacidad de funcionar a distancia y a la vez independientemente de la orientación
Promotores regulados eucariotas

Tienen una estructura denominada “estructura modular”, los distintos módulos o distintas secuencias
pueden ser combinadas de manera distinta en distintos promotores y debido a esto ser reconocidos
por los factores de distintas formas, y de esta manera regular el inicio de la transcripción, regulando
cuáles son las proteínas que están localizadas en una determinada célula.
❖ Estas secuencias son de reconocimiento de factores proteicos, por lo tanto dependiendo de
cuáles sean los factores proteicos que están en una célula, un determinado gen estará activo
o no en una determinada célula.
En esta imagen se muestran

solamente 4 tipos de distintos de
secuencias regulatorias o de
estos módulos que pueden
intercambiarse entre los distintos
promotores, pero en eucariotas
existen infinidad de módulos
diferentes y cada uno es blanco
de regulación de una proteína
distinta
Factores de transcripción Activadores, represores y mediadores

Son las proteínas que son capaces de reconocer estos elementos de secuencia en el ADN y por lo En eucariotas no todos los genes se utilizan todo el tiempo en todas las células, por lo tanto el inicio
tanto guían la unión de la ARN Pol al sitio de inicio de la transcripción. de la transcripción de los genes está sumamente regulado y esta regulación es debida a las
Los mismos deben tener: proteínas que están presentes en las células en un determinado momento.
❖ Un sitio de unión al ADN, dominio de reconocimiento del ADN ❖ La mayor parte de los genes en eucariotas están regulados por múltiples factores de
❖ Un dominio de activación, este es el dominio que es capaz de reclutar a la ARN Pol al lugar transcripción que actúan como activadores o represores y también proteínas que actúan
de inicio de la transcripción como mediadoras.
❖ Son los que reconocen los potenciadores y promotores y también tiene estructuras ➢ Proteína activadora:
modulares, lo cual implica que estos dominios se repiten en distintas proteínas que son Es la que se une al ADN y a su vez tiene un dominio de activación que es capaz de
capaces de reconocer secuencias del ADN. llamar a la ARN Pol
➢ Proteína mediadora:
Interaccionan con proteínas de unión al ADN pero no tienen dominios de unión al
ADN y con la ARN Pol
➢ Proteína represora:
En general son capaces de unirse al ADN pero no tiene dominios de activación de la
transcripción, porque no tiene la capacidad de llamar a la ARN Pol, simplemente
bloquean una región promotora para que no se de el inicio de la transcripción en esa
célula
Rol de los factores de transcripción específicos en la iniciación

Se da durante la iniciación de la transcripción, es decir en el encuentro de la ARN Pol, en el sitio de inicio de la
transcripción.
En esta imagen se tiene una proteína que es la TATA binding BOX (en amarillo), que es la proteína de
unión a la caja TATA, lo que hace es ubicar a la ARN Pol cerca del sitio de inicio de la transcripción.
Además se muestra un Enhancer, al cual se une un factor de transcripción (verde azulado) que llama a la
ARN Pol y la ubica en la región promotora.
Se puede ver otro factor de transcripción (verde) unido al ADN, está más lejano de la caja TATA pero está
cerca del sitio de acción de la ARN Pol.
Además se puede ver el loop de ADN que se forma que hace que los factores proteicos que son los que
regulan la iniciación de la transcripción, se encuentren todos cerca del sitio de inicio de la transcripción, a
pesar de que en el ADN se encuentren lejos, físicamente dentro del núcleo estas regiones están cerca.
Los factores basales y la ARN Pol Elongación en eucariotas, el papel del CTD
Durante el inicio de la trascripción en los eucariotas, la unión de los factores de transcripción se da Es importante para que haya elongación en la células eucariotas que el dominio carboxilo terminal de
de manera secuencial. la ARN pol ll esté fosforilado, esto el llevado a cabo por el factor de transcripción llH (TFllH (dos H)) y
la fosforilación depende de ATP, por lo tanto el inicio de la transcripción y el comienzo de la
Si por ejemplo a la caja TATA se une primero la TBP (TATA binding BOX) lo cual lleva a una elongación es energéticamente caro para la célula y no sucede a menos que la célula realmente
torsión en el ADN que es señal para la unión de un factor de transcripción, que en este caso es el
necesite transcribir ese gen.
factor TF2 porque es de la Pol ll, este factor se une y entonces es capaz de unirse la ARN Pol
junto con otros factores que sumamente importante para el inicio de la transcripción.
❖ Una vez que se forma este complejo de inicio de la transcripción es que puede comenzar
la misma.
Algo importante es que el dominio carboxilo terminal de la ARN Pol ll debe ser fosforilado
para que la transcripción comience en la célula, este dominio a su vez es importante para la
posterior modificación del ARNm.
Cuando se termina la síntesis del ARNm la cola, el dominio carboxilo terminal de la pol se
desfosforila y entonces la transcripción termina.
El ciclo transcripcional eucariota Procesamiento del ADN

Aquí se muestra en detalle el ciclo de la transcripción eucariotas, de la transcripción de un ARNm por Todos los ARNs transcritos sufren algún procesamiento en la célula
la ARN Pol ll, cómo se van uniendo los distintos factores y se forma el complejo de inicio de la ❖ Los ARNm sufren 4 tipos de modificaciones:
transcripción. Cuando se desensambla o se desenrolla la molécula de ADN por la actividad helicasa ➢ Modificación del extremos 5´: Capping
que tiene el factor TFllH. Luego como la fosforilación del dominio carboxilo terminal de la ARN Pol ➢ Modificación del extremo 3´: Cola Poli A
lleva a que se inicie efectivamente la transcripción y se liberan los factores de inicio de la ➢ Modificación interna: Corte y empalme de intrones (splicing)
transcripción para unirse factores que son importantes durante la elongación, y luego los factores de ➢ Además sufren un proceso denominado “editing”
terminación para que la ARN Pol sea liberada y se de un nuevo ciclo de transcripción de un gen. ❖ Los ARNr se transcriben juntos, por corte se generan fragmentos menores y sus bases se
modifican
❖ Los ARNt se procesan y sufren modificaciones de bases
EL gen de la ovoalbúmina
Utilizando como ejemplo este gen, veremos los cambios que este ARN sufre luego de ser transcrito.
En principio, el ADN que codifica para los genes en eucariotas, presenta tanto regiones que se
denominan exones, que quedarán en el ARNm, y además regiones intrónicas que no se
encontrarán en el ARN
Se transcribe lo que se denomina un pre-ARNm transcripto primario, este sufre varias

modificaciones.
❖ La adición del cap
❖ La cola poli A
❖ A su vez por un proceso denominado splicing, se eliminan intrones y quedan únicamente
presentes en el mensajero los exones
ARNm procesado o maduro

Capping o adición de la caperuza 5´

La adición de esta estructura en el 5´ de los mensajeros en los eucariotas, sucede para evitar la
Poliadenilación del extremo 3´
degradación de los ARNm y es a su vez una señal para el sistema de traducción de proteínas, todos Esta modificación sucede cuando un ARN que ya fue transcrito, en el mensajero dentro del núcleo se
los ARNm necesitan tener el cap en el 5´ para que el ribosoma y los factores de inicio de la expone una secuencia que se denomina “secuencia de poliadenilación”, la transcripción génica
traducción reconozcan a los mensajeros para ser traducidos. (además de brindarle protección al termina la transcripción es luego del sitio de poliadenilación, por lo tanto el pre-ARNm que se
ARNm, lo alinea sobre el ribosoma durante la traducción) transcribe es cortado por una enzima que elimina una región hacia 3´ del mensajero y agrega a unos
15 a 30 nucleótidos una cola de poliadeninas. Las señales para la poliadenilación incluyen diversas
El ARNm que está siendo transcrito posee en su extremos 5´ un grupo trifosfato, proveniente del
secuencias. La más conservada de todas ellas en células animales es la hexanucleótido
primer nucleótido agregado durante la síntesis.
“AAUAAA”, que se localiza de 15 a 30 nucleótidos corriente arriba del sitio de poliadenilación. Estas
Sobre este ARNm actúa la enzima fosfohidrolasa que elimina un fosfato del extremos,
secuencias son reconocidas por un grupo de proteínas, que incluyen una exonucleasa que corta la
produciendo un extremo difosfato, que es sustrato para una guanil transferasa, que lo que hace es
cadena de ARN y una Poli-A polimerasa que añade una cola de unos 200 nucleótidos al transcrito de
incorporar una guanina al extremos 5´ del mensajero
ARN.
Esa guanina queda unida por un tipo de enlace diferente al de fosfodiéster que une los distintos
nucleótidos, manteniéndose el grupo trifosfato en este enlace, esto lleva a la imposibilidad de las
enzimas que degradan los mensajeros de este extremo 5´, por lo tanto aumenta la estabilidad de
los mensajeros. A esta guanina se le agrega un grupo metilo por una enzima, una guanil 7-metil
transferasa, y a su vez también se metilan una o dos ribosas de la cadena de ARNm, esta
metilación de da por la 2Ó-metil transferasa, formando la siguiente estructura, donde se observa
una 7-metil guanosina unida por un enlace 5´5´-trifosfato a el ARNm
En el núcleo la ARN Pol ll transcribe los genes Splicing o corte y empalme

codificantes para proteínas, o sea los ARNm.
La cola C terminal de la ARN Pol está
fosforilada durante todo el proceso de En esta figura observamos el gen que está en el ADN, que es transcrito como un ARNm primario o
transcripción, esta fosforilación es capaz de un pre-ARNm, este debe ser procesado de diversas maneras, tanto el agregado del cap como de
llamar distintos factores que son encargados de la cola poli A suceden en el núcleo, y a su vez, en eucariotas que sus genes poseen intrones,
modificar a los ARNm que están siendo sucede el splicing, que es la eliminación de parte de ese ARN que fue transcrito para formar un
transcritos. ARNm maduro, que posea las secuencias necesarias para producir una proteína funcional.
En este caso estas proteínas se unen a la En general estos intrones que se eliminan del mensajero se descartan.
región que muestra la señal de poliadenilación
en el mensajero y luego de que estas enzimas
que estaban unidas a la cola C terminal de la
ARN Pol son trasladas hacia el mensajero
naciente, se une la enzima Poli A polimerasa y
se corta el mensajero para luego serblanco de
la Poly A polimerasa para que ésta comience a
alargar este ARNm y agregar los nucleótidos de
Adenina.
Este ARNm dentro del núcleo es recubierto por
una enzima que se denomina Poly A binding
protein, que se une al mensajero y lo protege.
Esta modificación así como la adición del cap
en el 5´ lo que genera es estabilización del
ARNm, para que las enzimas que degradan los
mensajeros, las exonucleasas que los degradan
desde los extremos, no puedan reconocerlos y
estos se vuelven más estables.
Una vez que el ARNm es transcrito y
procesado, el mismo puede ser transportado
desde el núcleo hacia el citoplasma para ser
traducido en los ribosomas
El proceso de corte y empalme - Splicing Reconocimiento de señales

Durante el proceso de splicing, intervienen además del ARNm otros ARNs que se denominan U1,U2, Es importante reconocer que en el intrón que será eliminado, existen “secuencias consenso” que
U4,U5 y U6, son denominados ARNnp, lo que hacen es dirigir a los complejos ribonucleoproteicos sirven de guía para la maquinaria de splicing, para la formación del “spliceosoma” sobre el
hacia las zonas o secuencias que están presentes en el intrón, para guiar su eliminación, estas mensajero, estas secuencias son siempre conservadas en los mensajeros, ya que son reconocidas
ribonucleopartículas se unen al mensajero a medida que el mensajero está siendo transcrito, lo que por complementariedad de bases por los ARNnp, que están presentes en las ribonucleopartículas
indica que el proceso de splicing sucede de manera cotrascripcionalmente, y se da el ensamblaje que guían el splicing, por lo tanto el proceso de splicing también depende del apareamiento de bases
secuencial de estas ribonucleopartículas sobre el mensajero. del ARNm con el ARNpn y se produce el ensamblaje secuencial de estas ribonucleoproteínas sobre
❖ Primero se une la ribonucleopartícula U1 al extremo 5´ del intrón y al extremo 3´ del intrón, el mensajero para dar lugar al splicing.
en la región de ramificación se une la U2
❖ Básicamente lo que sucede es una reacción de transesterificación en donde el extremo 5´
del exón es unido a una adenina que se encuentra en el punto de ramificación de intrón, y
luego se da la unión del extremo 3´ de uno de los dos exones con el extremo 5´ del otro exón
y la eliminación del intrón que lleva una forma de lazo.
El spliceosome El corte y empalme

Es básicamente la maquinaria encargada de cortar esos mensajeros. El proceso de splicing puede darse de manera constitutiva o alternativa, esto significa que diferentes
exones pueden ser utilizados en distintas células para generar proteínas distintas.
En esta imagen se muestra un ARNm que tiene la maquinaria de splicing unida, o sea que está
sufriendo el proceso de corte y empalme. En esta imagen se muestra cómo a partir de un gen que tiene 4 exones, si se utilizan
determinados sitios de secuencias consenso de los intrones y exones, puede integrarse en un
mensajero distintos exones.
Si se utiliza el splicing constitutivo, en este caso, se integrará en el ARNm los exones 1, 2 y 4;
mientras que si se utiliza el alternativo, se integrarán todos los otros exones, y además el tercer
exón, que es denominado exón alternativo.
Splicing alternativo
En esta figura se observa como un
pre-ARNm que posee las secuencias Este proceso de splicing alternativo incrementa la diversidad proteica que se puede producir en las
consenso necesarias para el splicing, al células, ya que sin incrementar el número de genes, sino que utilizando exones diferentes a partir de
mismo se ve que se le une la U1 y U2, un mismo pre-ARNm pueden producirse proteínas diferentes.
formándose un bucle entre ellas. Luego
se unen el resto de las En esta imagen se puede observar el gen de la alfa tropomiosina, que es un gen muy grande, en naranja
ribonucleopartículas, formándose lo que oscuro se muestran los exones y los intrones en naranja claro, y se observa que distintos tejidos como el
se denomina spliceosome, que es la músculo estriado, liso, los fibroblastos o el cerebro, poseen distintos ARNm con distintos exones cada uno.
A su vez es importante destacar que se muestran sitios de poliadenilación alternativa, por lo tanto se
maquinaria completa de splicing.
incrementa a su vez la cantidad de ARNm y por ende proteínas que pueden producirse a partir de un mismo
Esta maquinaria es la que corta el gen.
mensajero y genera el bucle en el intrón Incrementa la diversidad de proteínas (3-4 veces) sin incrementar el número de genes
que será eliminado y luego une los dos
exones que quedarpán en el ARNm
maduro, luego esta maquinaria libera el
intrón y la misma está disponible para
otro splicing.
Es importante destacar que el proceso
de splicing se da
cotranscripcionalmente.
Corte y empalme alternativo y poliadenilación alternativa Caperuza poliadenilación en eucariotas

Estos fenómenos explican en parte la paradoja del valor C, lo que implica que el genoma de distintos Es importante destacar que el procesamiento de los ARNm es exclusivo de los eucariotas, ya que los
organismos no se correlaciona con la complejidad del organismo en sí mismo. Esto es debido a que ARNm de los procariotas se transcriben y traducen simultáneamente, no requiriéndose la adición de
por splicing y poliadenilación alternativa puedan generarse a partir de un único gen que está en el una caperuza ni cola poli A para su reconocimiento por la maquinaria de los ribosomas o su
genoma varios mensajeros diferentes, y por ende, proteínas diferentes. estabilización; mientras que en los eucariotas, si es ARNm no es procesado adecuadamente, será
degradado fácilmente y la maquinaria de los ribosomas no lo podrá traducir.
Este es un ejemplo en el cual se muestran exones comunes del gen de la calcitonina, exones que
son comunes a los dos ARNm que se forman en tejidos diferentes del cuerpo, y exones que son
alternativos de los mensajeros. A su vez, sitios de poliadenilación alternativos, que también dan
lugar a la incorporación de secuencias que están presentes en un mensajero y no en otro.
❖ En este caso a partir del mismo gen, se genera un mensajero que codifica para la
calcitonina, involucrada en el metabolismo del calcio en un tipo de tejido, mientras que en
otro tipo de tejido se produce otra proteína involucrada en el sentido del gusto
Estructura de un ARNm eucariota

Los ARNm poseen entonces:
❖ Una caperuza, que sería la 7-metil guanosina
❖ Una cola que es agregada post transcripcionalmente
❖ A su vez es importante destacar que el ARNm no es todo traducido, sino que posee una
región codificante y 2 regiones que se encuentran en los extremos, que se denominan
regiones no traducidas, tanto en su extremo 3´ como el 5´. Estas regiones son generalmente
blanco de proteínas u otros ARN que regulan la traducción proteica, tanto a nivel de la
localización de los mensajeros como el inicio de la traducción
Transcripción y procesamiento ARNr Unidad transcripcional ribosomal

Estos ARNr se transcriben a partir de una región del genoma que se encuentran en tándem y por lo ❖ Codifica para varios ARNr
tanto se ven al microscopio mientras están siendo transcritos como el nucleolo, el mismo es el lugar ❖ Son transcritos como un gran policistrón que en humanos se denomina ARNr 45S, por su
donde se fabrican los ARNr. velocidad de sedimentación en gradientes de sacarosa. Mientras que en procariotas es 30S
❖ Una vez que es trancrito el ARN, es metilado con ayuda de los snoRNA (small nucleolar
RNA).
➢ En eucariotas, luego de ser metilado, es cortado, los cortes dan lugar a los ARNr
maduros y las secuencias intrónicas son eliminadas.
➢ En los procariotas, dentro de esas regiones que codifican para ARNr, se encuentra
también un gen que codifica para un ARN de transferencia, esto es debido a que los
genomas de procariotas son más densos que los eucariotas. Luego, se termina de
eliminar las secuencias que no son utilizadas para formar el ARNr.
ARN ribosomal
Es modificado por la ayuda de ribonucleoparticulas que llevan los ARNnp y estos interaccionan por
complementariedad de bases con el precursor del ARNr, para generar y marcar cuáles son los sitios
que deben ser modificados en estos ARNs.
Las modificaciones más frecuentemente encontradas en los ARNr son:
En esta imagen se observan las unidades
transcripcionales sobre la molécula de ADN que ❖ La pseudouridinación
está extendida, en esta se ven 2 unidades ❖ La metilación del grupo 2´ de la ribosa
transcripcionales.
Se puede ver la dirección de la transcripción, y
la misma es así porque los ARN al inicio de la
transcripción son más cortos.
❖ Genes dispuestos en tándem:
aproximadamente 200 copias de genes
de ARNr en el genoma humano
❖ En interfase se ven como nucleolos:
zonas de transcripción y unión a
proteínas ribosómicas
Transcripción y procesamiento del ARNt El código genético

En principio los ARNt son transcritos en el núcleo como policistrones o como monocistrónes, y estos
son procesados secuencialmente.
❖ En primer lugar se forma la estructura secundaria de los ARNt, estructura de hoja de trébol. Tipos de codones
En la misma se encuentran regiones de autocomplementariedad. ❖ Terminación
❖ Luego una ARNasa corta el extremo 3´ de estos ARNr y se agrega una secuencia “CCA” al ❖ Aminoácidos
extremo 3ÓH que es donde se unirá el aminoácido de cada uno de estos ARNt. ➢ Únicos: Met y Trp
❖ A su vez estos ARNt sufren modificaciones en su bases, como por ejemplo metilaciones o la ➢ Duetos: Cys
formación de pseudouridinas ➢ Trios: Ile
❖ Algunos ARNt sufren también un proceso de splicing, por lo que se elimina un intrón (no ➢ Cuartetos: Thr y Ala
todos los ARNt tienen el intrón de la imagen de abajo, no es en todos). ➢ Sextetos: Ser y Arg
¿Qué sabemos de este código

genético?
❖ Universal: Todos los organismos
utilizan este código
❖ En tripletes
❖ No solapado
❖ Redundante: Hay varios codones
para un mismo aminoácido
❖ No ambiguo: Una secuencia de tres
nucleótidos corresponde a un
aminoácido y no a otro
❖ Degenerado
Procesamiento y modificaciones de bases en el ARNt Universalidad y excepciones

Son modificados postranscripcionalemtne por un proceso de splicing y modificaciones de las bases
que lo componen.
❖ Las modificaciones de las bases dan nombre a los distintos brazos de los ARNt y llevana a
que estos sean reconocidos por las enzimas de cargado de los ARN, para luego ser
utilizados durante la síntesis proteica
❖ En la imagen de el medio abajo se puede ver algunos cambios que sufre el uracilo para
formar algunas de las bases que se encuentran presentes en los ARNt. Podemos ver que hay excepciones en
estos códigos.
Por ejemplo dentro de la mitocondria
humana, por ejemplo en el código
universal el codón “UGA” es un codón
STOP, mientras que en la mitocondria
corresponde al aminoácido Trp
¿Cómo es el código genético? Ambigüedad y redundancia

Es una secuencia linea de nucleótidos, por ende se lee como paquetes de tres nucleótidos, es decir, ❖ No ambigua: Cada codón especifica un solo aminoácido
tripletes o codones que se van leyendo. ❖ Redundante: Hay varios codones para codificar un aminoácido
Esta secuencia que se lee es no solapante, esto quiere decir que si leo tres nucleótidos, eso me ➢ A su vez existen codones sinónimos
indica que tipo de aminoácido corresponde y luego leo los tres siguientes. Si fuera solapante, ■ XYPur (A/G)
entonces podríamos leer el codón de manera que se muestra en la imagen. ■ XYPyr (C/T)
❖ Degenerado
➢ Codones sinónimos pueden ser leídos por un mismo anticodón
➢ Hipótesis de balanceo: Reconocimiento codón-anticodón
■ Hay una flexibilidad en la tercera base
Reconocimiento codón-anticodón
Si se tiene una secuencia como la que se ve en la imagen, se sabe que la misma nos dará una
secuencia aminoacídica, pero podemos ver que varios codones que codifican para el mismo
aminoácido, y lo que cambia en general es la tercera base.
❖ Esto funciona ya que existe un ARNt que tiene una región donde se encuentra un anticodón,
que es complementario a cada codón. Hay una gran especificidad de estos ARNt que
siempre cargan el mismo aminoácido según el anticodón.
❖ Lo que vemos es que el primer nucleótido del anticodón es el que está en forma
complementaria con el tercer nucleótido del codón.
Marcos de lectura: tres

❖ El código genético no es solapado pero puede leerse en tres marcos diferentes de lectura
❖ Sólo uno de estos marcos es el correcto para dar lugar a una proteína dada
Mutaciones
El balanceo Hay que tener en cuenta que las mutaciones son algo más frecuente de lo que a veces pensamos, y
en el contexto del código genético nos interesa saber es cuando una de estas mutaciones se da
cuando una de estas mutaciones se da sobre una región que es codificante.
Se ve que tiene un codón para las serinas que es “UCC”, pero también lo es el “UCU”, ese ARNt
puede llegar a leer correctamente cualquiera de esos dos codones Mutaciones puntuales
❖ Son cambios en la molécula de ADN que involucran una base nucleotídica (o unas pocas)
➢ Entre purinas o entre pirimidinas, denominadas “transiciones”
➢ Entre purina y una pirimidina, denominadas “transversiones
Apareamiento de bases no estandar ocurren entre la tercera posición del codón y la primera del
anticodón.
Esta situación, la redundancia y el balanceo, es lo que permite esa flexibilidad pero con una gran
precisión, ya que siempre se está adicionando el aminoácido que corresponde al codón,
permitiendo que existan varios codones por cada aminoácido. En esta imagen se observa una secuencia de ADN, que si es codificante entonces se lee
Estas situaciones se aprovechan y biológicamente este mecanismo permite controlar la traducción, de a tripletes, y podemos ver que dará lugar a una secuencia aminoacídica que luego la
si quiero que sea más lenta, entonces el tercer nucleótido de ese codón puede ser en esa veremos como una proteína
secuencia un nucleótido que no sea el más común para esos codones.
❖ Mutación sin sentido

➢ Es cuando el cambio de la base da lugar a un codón STOP, produciendo una
Las mutaciones tienen diferentes efectos
terminación prematura de la síntesis de la proteína
❖ Mutación silenciosa ➢ Se genera una proteína truncada
➢ Si la mutación se diera en la tercer base de un codón y a su vez, no se observa un
cambio, estamos hablando de una mutación silenciosa, ya que como vemos en la
imagen, ese codón con esa base mutada, sigue codificando para el mismo
aminoácido.
➢ Lo que vemos es que en esa redundancia que hay de varios codones por cada
aminoácido, entonces ese cambio no afectaría en nada
➢ Además el balanceo, vemos que se podría en esa cadena aminoacídica introducir el
aminoácido correcto.
❖ Inserción y corrimiento del marco de lectura

➢ Se obtiene una proteína que tiene una región diferente
❖ Cambio de sentido
➢ Supongamos que en ese triplete se produce un cambio en la segunda base
nucleotídica, y si hablamos de un cambio de sentido, quiere decir que ese cambio en
esa base, produjo un cambio de aminoácido en ese codón.
➢ El cambio de ese aminoácido puede afectar a gran escala la proteína resultante o ❖ Deleción y corrimiento del marco de lectura
puede ser una variante más en la proteína. ➢ Se obtiene una proteína que tiene una región diferente
Mutaciones de pérdida de función Mutaciones de funcionalidad reducida

Esta dependerá de la cantidad que tenga que existir del producto para que sea funcional
Mutaciones de pérdida de función

❖ Cuando la cantidad de producto es crítica (generalmente dominante)
❖ Eso se ve en proteínas que son diméricas o multiméricas. Si un polipéptido que forma parte
de esta proteína es no funcional, interfiere con el producto normal en un heterocigoto y lo
Si la mutación lo que logra es hace igualmente inactivo
silenciar esa copia de ese gen, Si sucede que es homocigota,
En este caso, se forma un tetrámero, y como vemos, una sola copia defectiva, es decir, un solo
es decir, uno alelo es es decir, no hay producción de
Lo que nos muestra es el monómero defectivo puede lograr que ese tetrámero no sea funcional
silenciado, mientras sea esa proteína, lo detectaremos
fenotipo salvaje, sin mutación, La sola presencia de un alelo mutado, ya genera un fenotipo diferente, eso es lo que conocemos
heterocigoto, es decir, tenga como un fenotipo diferente, ya
produciendo (el gen) proteínas como una mutación dominante
una copia normal, va a existir que no posee ninguna copia
a un nivel elevado
producción de esa proteína y normal, al estar silenciado el
probablemente no notemos la alelo en ambas copias.
mutación
Producto no funcional o con función reducida
Generalmente se asocian a fenotipos recesivos
Para la mayoría de los productos enzimáticos no importa la cantidad de productos,

por lo que la mitad es perfectamente funcional
Mutaciones de ganancia de función Síntesis proteica - Traducción

❖ El producto hace algo anormal (una nueva función) Cómo esa información contenida en un ARNm, termina dando lugar a una proteína
❖ Generalmente se asocian a fenotipos dominantes, pues el alelo normal no impide el Tres tipos de ARN que desempeñan un papel cooperativo:
funcionamiento anormal del alelo mutado ❖ ARNm: Transportador de la información
❖ Generalmente involucran mecanismos de regulación o señalización intracelular ❖ ARNr: Conforman al propio ribosoma y que están asociados a proteínas, hoy se sabe que
estos ARNr son extremadamente importantes para la función de ese ribosoma
❖ ARNt: Son aquellos que portan los aminoácidos y son los que pueden leer el mensaje en
ese ARNm, son realmente los traductores
Tenemos diferentes características

entonces:
La secuencia de aminoácidos en la cadena

proteica, va a estar determinada por esa
secuencia de nucleótidos. Lo que se ve en la
imagen, una secuencia de nucleótidos que da
lugar a esos codones, de los cuales el ribosoma
Fibrosis quística es capaz de leer los mismos y traducir esa
❖ Gen de 250 kb y 27 exones secuencia de nucleótidos a una de
❖ Proteína de canal iónico del cloruro aminoácidos, por lo tanto, a una proteína
❖ 1800 mutaciones
La secuencia de aminoácidos en la cadena
Se encuentra en el cromosoma 7, lo que produce en el individuo es que en los pulmones desarrolla
proteica determina la función de la nueva
mucho moco, más espeso, produciendo mayor promoción de infección.
proteína
Es necesario un código bilingüe para pasar la

información de la secuencia de bases a
aminoácidos (código genético)
Reglas de síntesis de las moléculas informativas

El crecimiento de un polipéptido siempre se da del extremo amino al extremo carboxilo, así como también el
crecimiento de los ácidos nucleicos se da siempre de 5´ a 3´; eso es una regla biológica que se cumple en todas
las especies, y es un agregado secuencia de las subunidades a esa cadena y siempre en el mismo sentido
La más conocida es la deltaF508, deleción de tres nucleótidos, es decir, se pierde un codón entero. Podemos Ácidos nucleicos y proteínas
ver individuos que son homocigotos para la enfermedad, también heterocigotos compuestos, es decir, tener ❖ Formados por un número limitado de subunidades
una mutación en el alelo de un cromosoma, y otra en el otro cromosoma ❖ Las unidades son agregadas secuencialmente formando cadenas lineales
❖ Cada cadena tiene un punto de inicio, avanza en una única dirección y tiene un punto de finalización
❖ Los productos de la síntesis primaria son modificados previamente a cumplir su función
Síntesis proteica
En el caso de la síntesis de proteínas, la maquinaria capaz de ir agregando esas subunidades es el
ribosoma. Una de las cosas que se observaron es que los ARNr son realmente la pieza fundamental
de esta maquinaria, quitando la mayoría de las proteínas, aún así el ribosoma tiene capacidad para ir
generando esa cadena polipeptídica, gracias a esto podemos decir que los ribosomas son
ribozimas, es decir, un ARN con capacidad enzimática unido a proteínas.
Requerimientos para la síntesis de proteínas:
❖ ARNm
❖ Aa-ARNt
❖ Ribosomas
Hablamos en general cuando nos referimos a los ribosomas, hablamos de la subunidad mayor y la
subunidad menor, denominadas en procariotas como 50S y 30S
Composición del ribosoma

La sedimentación en gradientes, separa las subunidades de los ribosomas.
Lo que se hacía era que es un gradiente con una solución, donde se encontraban los ribosomas, se
ultracentrifuga y podemos separar fracciones. Cuando se observaba, se veía la fracción más grande
70S, que corresponde al ribosoma conformado por dos subunidades, una menos de 30S y una
mayor de 50S.
Composición del ribosoma (Eucariota y procariota) Cargados de los ARNt

Se sabe que cada ARNt lleva un aminoácido que se corresponde con su anticodón
❖ Cada ARNt es reconocida por una AMINOACIL-tRNA-SINTETASA específica, esto quiere
decir que existe una enzima por cada aminoácido
❖ Estas enzimas reconocen el Aa correcto y el ARNt correcto
Requerimientos:
❖ 20 aminoácidos
❖ AMINOACIL-tRNA-SINTETASA
❖ ARNts
❖ ATP y MG2+
Reacción en dos pasos
La enzima se une al aminoácido

consumiendo un ATP
❖ Forma ese complejo que es
el aminoácido y la enzima
El adaptador molecular ARNt

Otro elemento principal en la síntesis proteica es el ARNt, el cual es un ARN que adquiere una conformación
especial, presentando bucles para dar lugar a brazos, además de presentar bases nucleotídicas modificadas. El complejo se une al ARNt y
❖ Presenta un brazo aceptor: Es donde se va cargar el aminoácido que se integrará a la cadena transfiere el aminoácido al mismo
polipeptídica naciente. ❖ Existen dos clases de
➢ Siempre presenta en el brazo la secuencia “CCA”, siendo una constante en todos los ARNt AMINOACIL-tRNA-SINTETA
❖ Hay otros dos brazos que son los que no son el anticodón ni el codón, que gracias además a su SA, los clase l y ll
secuencia nucleotídica, le da la identidad al ARNt ❖ Lo que importa recordar es
❖ Presenta también un anticodón; El cual es donde se encuentra la secuencia de tres nucleótidos que que el aminoácido se carga
interactuará y reconocerá a su complementaria en el ARNm en ese brazo aceptor (en la
Adenosina) en el carbono 3´,
aunque existen enzimas que
lo colocan en el carbono 2´,
peero luego existe un
proceso que lo modifica y los
lleva al carbono 3´
La traducción es un proceso de decodificación en dos pasos Iniciación traduccional

Si vamos a la síntesis de proteínas, encontraremos un momento de iniciación, otro de elongación y
otro de terminación, estos son similares en procariotas y eucariotas, pero se diferencian en algunas
cosas.
1) Cargado de los ARNt En la iniciación en procariotas depende de algunas estructuras particulares, como se ve en la
Necesita primero de que la imagen, que se necesita una secuencia denominada “secuencia de Shine dalgarno”, que es el
específica reconozca el indicador del lugar dónde está el codón de inicio, ahí es donde juega un papel importante el
aminoácido y luego ese ARNr 16S de la subunidad menor, que lo que hace es posicionar en el lugar correcto a ese
complejo reconozca al ARNt ARNm
(vacío) por su anticodón y
secuencias modificadas que
presenta.
Al ser tan específico, hay
muchas posibilidades de error
2) Reconocimiento
codón-anticodón
Una vez que se reconoce el En eucariotas, el inicio de la traducción depende de la CAP y el codón de inicio
codón correcto, este ARNt
entra en el proceso y va
agregar el aminoácido que
carga
Iniciación traduccional procariotas El primer aminoácido

Se requieren algunos elementos, tales como: Ese primer aminoácido que se va agregar a la cadena polipeptídica naciente va a ser siempre una
❖ Reunir los elementos necesarios metionina.
❖ Reconocer el sitio de inicio (AUG) ❖ En eucariotas es un ARNt con la metionina
❖ Proveer sitios para que se inicie la elongación ❖ En procariotas se ve que es una formilmetionina, es una metionina modificada, pero
únicamente esto se da en el inicio, ya que en la elongación agregará una metionina normal.
El ARNm necesita tener una estructura que permita reconocer el lugar en el que se encuentra el
AUG, la cual es la secuencia “Shine Dalgarno” (se encuentra en la región no traducible 5´, es decir
la 5ÚTR), lo que se ve en la imagen es que esta secuencia no es constante, sino que la misma
puede variar.
❖ Esta secuencia a partir del ARNr 16S posiciona en la subunidad menor el ARNm y le
indica al ribosoma donde se encuentra el codón de inicio
En primer lugar en el citoplasma celular se encuentran las subunidades del ribosoma se El ribosoma tiene 3 sitios de unión al ARNt
encuentran separadas, entonces lo que se forma es un complejo entra la subunidad menor, un
factor de inicio de la traducción, denominado IF-3. A este complejo se le une el ARNm, y se ❖ Sitio aminoacil (A): Se encuentra hacia el extremos 3´ del mensajero.
posiciona en un sitio de la subunidad menor particular. ➢ Es por donde ingresan los ARNt una vez formado el complejo del ARNm con el ARNr
❖ Sitio peptidil (P):
➢ Es donde se va a dar el enlace peptídico o peptidil
❖ Sitio de salida (E)
Iniciación traduccional procariotas Iniciación traduccional eucariotas

En la iniciación se necesitan: Se parte de una subunidad menor, que recluta a un factor de iniciación, pero este es específico para
❖ ARNm eucariotas, es el “eIF-3”. Luego se reclutan otros factores, junto con la ARNt con metionina que no se
❖ ARNt encuentra modificada, formando el complejo.
❖ Codón de iniciación Ese complejo formado, se une al ARNm al cual se encuentra unido el eIF-4, como se puede ver, la
❖ 2 subunidades ribosomales CAP es importante para que el eIF-4 lo reconozca y pueda unirse el ARNm al complejo con la
❖ Factores de iniciación (IF-1, IF-2, IF-3) subunidad menor del ribosoma. Una vez formado este complejo, puede la subunidad menor, logra
❖ GTP, Mg2+ posicionar en el sitio P al codón de inicio de la traducción, para luego ser reconocido por otros
factores y la subunidad menor, además de una molécula de GTP.
Lo que se tiene en un principio es un
ARNm que junto con la subunidad menor y
el IF-3 forman un complejo.
A ese complejo se le va a unir un ARNt

para la formilmetionina que forma un
complejo con los factores IF-1 e IF-2, junto
con una molécula de GTP que le dará la
energía para formar todo el complejo que
se ve en la imagen
Ese complejo es reconocido por la

subunidad mayor y se da el inicio de la
traducción, liberando al unirse la subunidad
maor, los factores de inicio de la traducción.
❖ Como se puede ver en la imagen, la
formilmetionina se encuentra en el
sitio P.
Elongación Enlace peptídico

Comienza el agregado secuencial de los aminoácidos, y eso es a través de actividad de la peptidil ❖ Reacción central de la síntesis proteica
transferasa, esta genera un enlace peptídico entre el aminoácido que llega con la cadena naciente, ❖ La actividad peptidil-transferasa está en el ARNr 23S
esto se hace gracias al ARNr 23S. ❖ El centro catalítico es altamente conservado
Requerimientos: ❖ La translocación ocurre luego de la formación del enlace peptídico
❖ Ribosoma completo (complejo de iniciación)
La elongación eucariota es similar a la procariota
❖ Aa-tRNAs específicos por cada codón
❖ Factores de elongación (EF-Tu, EF-Ts, EF-G) Lo que cambia son los factores de elongación
❖ Actividad peptidil-transferasa (23s)
❖ GTP, Mg2+
Lo que sucede es que los ARNt junto con los factores de elongación EF-Tu y EF-Ts, ese complejo
es reconocido por el ribosoma, y comienza a probar anticodones (ARNt) hasta que coincide con un
codón del ARNm, y luego se liberan los factores
Lo que sucede es un movimiento de translocación, en el cual el ARNt pasa del sitio A hacia el sitio
P, generando un enlace peptídico entre el último aminoácido agregado de la cadena naciente y el
aminoácido que estaba en el sitio P.
Terminación Acoplamiento transcripción-traducción en procariotas

Requerimientos: La transcripción en bacterias se inicia sobre transcritos que aún no terminaron su síntesis.
❖ Codón de terminación Esta coordinación entre ambos procesos permite una regulación más precisa de la síntesis proteica
❖ Factores de liberación (RF1, RF2, RF3) bacteriana.
❖ ATP ❖ Una vez que se inicia la transcripción, ya puede darse la traducción al mismo tiempo
Una vez que el codón de terminación llega al sitio A, no hay ARNt para esto, sino un grupo de
proteínas que reconocen esta secuencia (factores de liberación), los cuales se unen al sitio A,
provocando el desensamblamiento de todo el complejo.
❖ Depende de factores que reconocen el codón stop y de hidrólisis de peptidil-transferasa
❖ Proceso similar entre procariota y eucariota
.
Poli-ribosomas eucariotas Destino celular de las proteínas

La traducción simultánea por múltiples ribosomas y su rápido reciclado incrementa la eficiencia de la Algo a destacar en eucariotas, es que la secuencia de los ARNm son diferentes si los productos
síntesis proteica. (proteínas) quedarán dentro de la célula, o si estas van a ser excretadas.
Siendo el caso de las que serán excretadas, tienen una secuencia aminoacídica que es reconocida
por el poro, por lo que la traducción se da asociada al mismo, y esa futura proteína va a ser
lo que se ve es que se tiene el factor de iniciación eIF-4E, que reconoce el CAP, pero además, una
excretada.
se une a una serie de proteínas que reconocen la cola poli-A, formando esa estructura circular,
evitando así la degradación del ARNm
Regulación de la traducción
❖ Ventaja: Teniendo la célula un ARNm disponible, puede responder rápidamente
❖ La mayoría de los procesos de regulación de la traducción se dan en la iniciación
Mecanismos
❖ Unión de proteínas reguladoras a RBS-(el lugar donde se va a unir la subunidad menor)
bloqueo de traducción
❖ Estructura tipo bucles en el ARNm
Regulación global de la traducción

❖ Causada por:
➢ Estrés celular (nutrientes bajos)
➢ Ciclo celular
❖ Mediada por modificación del aparato de traducción (eIF2-P, eIF4E-no P)
Antibióticos que inhiben la síntesis proteica

Antibióticos y síntesis proteica
❖ Mayoría son bacteriostáticos
❖ Selectividad debida a diferencias entre ribosomas procariotas y eucariotas
❖ Actúan a diferentes niveles en la síntesis proteica
Mecanismos de acción
❖ Interfieren con la síntesis de la pared bacteriana
❖ Interfieren con la síntesis de ácidos nucleicos
➢ Enzimas girasa. Topoisomerasa (quinolonas)
➢ Enzimas de síntesis del folato (trimetofrina, sulfametazona) Inhibidores de la iniciación
➢ Generan radicales libres (Metronidazol, Nitrofuantonina) ❖ Aminoglicósidos:
❖ Interfieren con la síntesis proteica ➢ Estreptomicina
➢ Kanamicina
➢ Gentamicina
Antibióticos que inhiben la síntesis proteica
➢ Neomicina
Unión irreversible a ARNr 16S,
bloqueo en complejo
30S-ARNm-ARNt
Inhibidores de la elongación
Regulación de la expresión génica: Diferencias entre procariota y eucariota
Procariota Eucariota
Sucede mayoritariamente a nivel del inicio de la En el núcleo eucariota, el ARN transcrito debe
transcripción, dando lugar a un mensajero que ser procesado y enviado hacia el citoplasma
en cuanto es transcrito se traduce para que luego pueda ser traducido
Mención de algunas diferencias entre la transcripción
❖ ARNm policistrónico ❖ ARN monocistrónico

❖ Transcripción y traducción acopladas ❖ Transcripción y procesamiento
❖ ARN Pol única acopladas
❖ 3 ARN Pol diferentes
Diferencias en el metabolismo de azúcares Operón

Las bacterias regulan todos los genes que se necesitan en una vía en los que se denominan
operones.
❖ Son una unidad transcripcional que contiene:
➢ Los genes estructurales que codifican para proteínas que cumplen funciones
❖ Glucosa ❖ Galactosa ❖ Glucosa
relacionadas. Por ejemplo, genes necesarios para la degradación de la lactosa como
❖ Lactosa ❖ Rafinosa
❖ Maltosa ❖ Melibiosa fuente de carbono
❖ Ramnosa ❖ Xilosa ➢ Regiones reguladoras que regulan la expresión de los genes estructurales
Son organismo que dependen más del medio y Viven en una homeostasis y utilizan
Regulación de la transcripción en procariotas
sus nutrientes dependen del medio en el cual mayormente la glucosa como fuente de carbono
se encuentran. y energía. La regulación transcripcional en procariotas está dirigida por operones
Las células procariotas regulan la utilización de ❖ Operón: Genes que están coregulados, porque son cotranscritos en un mismo ARNm
los azúcares como fuente de energía y carbono policistrónico, y por lo tanto están agrupados en un determinado lugar del cromosoma, que
de manera muy rápida. (el cambio de la
se utilizan en una determinada vía metabólica.
expresión sucede en pocos minutos)
➢ Genes para una enzima de una vía metabólica agrupados en una localización
Por ejemplo, si se encuentran en presencia de
glucosa, se van a transcribir los genes que se cromosómica
utilizan para la degradación de glucosa. ➢ Permite expresión coordinada de estas proteínas, que serán utilizadas todas para la
producción por ejemplo de un determinado producto
❖ Los operones, tienen todos una región que se denomina operador que es adyacente a la
Sistemas de regulación región que se transcribe y que es el que define si el operón se transcribe o no, esto se debe
a que se unen proteínas a esa región, las cuales se denominan proteínas reguladoras, que
❖ Permiten prender y apagar ciertos genes o grupos de genes en el momento que se necesitan
se transcriben a partir de una región diferente en el cromosoma y se unen a esa región,
❖ Algo que se necesita para que esto suceda es que se deben expresar mecanismo que
regulando la expresión del operón completo, esto es porque la polimerasa va a tener acceso
funcionen como sensores, que reconozcan cuáles son las enzimas que se necesitan en cada
o no a la región promotora dependiendo de la regulación por esta proteína reguladora.
momento, es decir, qué genes deben ser expresados
❖ Esto lleva a la activación e inactivación en los diferentes momentos, ante la presencia o
ausencia del metabolito que debe ser degradado o utilizado
Clasificación de los operones de acuerdo a su regulación Represión (operones reprecibles)

En estos operones, lo que sucede en realidad es que el regulador (proteína reguladora) es incapaz
de unirse al operador, a menos que esté presente una molécula denominada “corepresora”, la cual
Ejemplo Vía metabólica
permite la unión de la proteína reguladora al operador, hecho esto, la proteína reguladora actúa como
represora, una vez que se une la misma al operador, la polimerasa en incapaz de reconocer
Inducibles Operón lactosa Utilización de nutrientes
promotor, por lo tanto se inhibe la síntesis del policistrón que va a dar lugar a la vía metabólica que
(catabolismo)
produce el metabolito que se utiliza como molécula corepresora.
Represibles Operón triptófano Biosíntesis En este caso, muchas veces son vías biosintéticas en las cuales, la activación de estos genes (G,
H e I en la imagen) es cara para la célula cuando el producto está presente en la célula, por
Constitutivos Metabolismo glucosa Esenciales (hosekeeping)
ejemplo en presencia de una aminoácido, por ejemplo, triptófano, no es necesario que el mismo
sea sintetizado por la célula, por lo tanto se inactiva su expresión (la expresión de la vía de
síntesis), uniéndose el producto a la proteína represora y por lo tanto, la misma se une al operador
Inducción (operones inducibles)
y se inhibe la síntesis de la vía del triptófano.
Tenemos un tipo de regulación negativa de los operones, en la cual la proteína regulatoria se une
a la región operadora y cuando esta región está ocupada por la misma que actuaría como
represora de la transcripción, la ARN Pol es incapaz de reconocer al promotor y por lo tanto, no
sucede la transcripción génica
Cuando la molécula inductora está presente en el medio, lo que sucede es que el represor que
sería la molécula sensora, se une al inductor y por lo tanto cambia su conformación y no puede
unirse a la región operadora; cuando esto sucede la ARN Pol es capaz de reconocer el promotor
que ahora queda disponible y entonces sucede la transcripción de los genes que codifica el
operón, en este caso en general estas vía el precursor se encuentra al inicio de la vía y sería
degradado o modificado por las enzimas que codifica el operón
por lo tanto en estos operones represibles, lo que sucede es que hay una síntesis reducida en
respuesta al metabolito
Por lo tanto en la inducción lo que sucede es que hay una síntesis aumentada en respuesta a un
metabolito.
❖ Inductores gratuitos: Son metabolitos que inducen el sistema, es decir, son capaces por
ejemplo de unirse al represor y por lo tanto impedir su unión al operador y entonces los
genes se van a activar y se expresarán, pero no pueden ser metabolizados (IPTG), en
general estos inductores gratuitos son utilizados en estrategias de bilogía molecular
Operador (del lac)

Metabolismo de la lactosa (Operón lactosa)
En este caso lo que se expresan son los genes que son requeridos por la célula para que se degrade El operador es una secuencia que se encuentra en la región promotora del operón lac, que es la
o se utilice la lactosa como fuente de carbono y energía. región del ADN que reconoce la proteína reguladora, en este caso, un represor
❖ Los genes del metabolismo de la glucosa se expresan en forma continua en E. coli.
❖ El metabolismo de otros azúcares está regulado, es inducible
En el operón lactosa lo que sucede es que se expresan los genes que codifican para la permeasa
(es la que permite que la lactosa ingrese a la célula) y la beta-galactosidasa (enzima encargada
de la degradación de la lactosa a alolactosa, y luego de luego a glucosa y galactosa), a su vez se
expresa otra enzima que es la transacetilasa.
❖ Lactosa = disacárido (glucosa + galactosa)
❖ La presencia de lactosa en el medio extracelular estimula un aumento de 1000 veces la
expresión del operón Lac (operón lactosa)
Operón lactosa: Inducible
Viéndolo a mayor aumento, el promotor del operón está cubierto por la ARN Pol, mientras que el
operón lac, es la región del ADN es la región del ADN que implica el sitio de inicio de la
transcripción y que es blanco de unión de la proteína represora lac.
En este esquema se muestra la región consenso (la caja TATA) y la región -35 de regulación de la
expresión génica en los procariotas
Modelo del tetrámero represor lac
El modelo que explica como funciona el represor lac, es el que se muestra en la imagen, en la cual
el represor actuaría como un tetrámero y se une al ADN generando una vuelta o un loop que
esconde la secuencia promotora de la ARN Pol.
Organización del operón lac de E. coli wild type
Los genes lacZ+, lacY+ y lacA+ son los genes estructurales, es decir los genes que son
requeridos para la degradación de la lactosa o la utilización de la lactosa; mientras que en la
región upstream, se encuentra el operador, la región operadora y la región promotora del gen.
A su vez, cerca se encuentra el gen que codifica para la proteína reguladora o el sensor que
regula la expresión del operón lac.
Operón lac: regulación negativa, inducible

Estado funcional del operón lac de E. coli. wt en medio SIN lactosa
Por lo tanto el operón es el modelo clásico de regulación negativa inducible, en el cual:
En un medio de cultivo sin lactosa, el estado funcional del operón lac es el siguiente:
A partir de la región donde se expresa la proteína constitutiva que reprime la transcripción, es decir ❖ En ausencia del metabolito, la proteína represora es capaz de reconocer el operador y
el represor transcripcional de los genes que se utilizarían para degradar la lactosa. Se genera el entonces la ARN Pol no puede reconocer el promotor y no va a expresar los genes para la
represor, se une al operador y entonces la ARN Pol no va a poder reconocer el promotor, no degradación de la lactosa
reconocerá el sitio de inicio de la transcripción y no se van a transcribir los genes que producen la
degradación de la lactosa, esto es debido a que no hay lactosa en el medio, ya que si no hay
lactosa en el medio no necesito entonces los genes para degradarlo.
❖ En presencia de lactosa, la beta-galactosidasa la transforma en alolactosa, que es

reconocida por el represor, y esta produce un cambio conformacional en el represor que
impide su unión al operador, por lo tanto, la ARN Pol puede reconocer la región promotora
y sucede la transcripción de los genes para la degradación de la lactosa
Estado funcional del operón lac de E. coli. wt en medio CON lactosa
En presencia de lactosa en el medio, lo que sucede es que un metabolito intermedio, la alolactosa

se une al represor, el mismo cambia su conformación, deja de poder unirse al operón lac, entonces
la ARN Pol se puede unir al promotor, el mismo queda disponible, y transcribe el ARNm para que
luego sean traducidas las proteínas que dan lugar a la beta-galactosidasa, permeasa y
transacetilasa para degradación o utilización de la lactosa como fuente de carbono y energía.
La regulación se estudia mediante el efecto de mutaciones en los distintos Mutaciones en las regiones reguladoras
elementos del operón
El estudio de la regulación de la expresión génica en los procariotas, se realizó estudiando el efecto
Pueden estudiarse regiones como
de mutaciones en las distintas regiones de los genes, sobre la expresión del promotor
En el genotipo salvaje (WT) se observa la expresión normal de todos los genes, cuando hay Cis Trans
lactosa en el medio
Es capaz de regular la expresión de los genes Proteínas producidas en otras regiones del
que se encuentran en la misma molécula o en genoma o en la misma región pero que
la misma región del ADN difunden y reconocen secuencias en el ADN de
la misma molécula en la que fueron codificadas
o no.
❖ Promotor ❖ Represor
❖ Operador ❖ Inductor
❖ Sec. codificantes
❖ Terminador
❖ Mutaciones en el promotor (Plac): Afecta la expresión de las 3 proteínas, ya que

Por ejemplo, una mutación en el gen lacZ que genere una mutación sin sentido, va a producir que
siempre que el promotor esté afectado la ARN Pol no va a poder unirse al mismo, por lo
el ribosoma se desensamble del mensajero y por lo tanto no se va a producir la proteína lacZ,
que no se expresarán ninguno de los tres genes del operón.
mientras que los genes siguientes, lo que va a suceder es que también va a disminuir su
producción, ya que los ribosomas no van a ser captados tan rápidamente para iniciar la síntesis
del siguiente polipéptido al gen lacZ. ❖ Mutaciones en el operador (lacO): Bacterias diploides (plásmido F)
La nomenclatura que se utiliza es colocar un “lacZ-”, cuando lo que no se expresa a partir del ➢ La lacO actúa en cis
operón es la proteína lacZ (beta-galactosidasa) ➢ Si el operador está mutado, puede producir que la proteína regulatoria no se una
al mismo, y entonces, no se dé la regulación.
➢ El estudio de las mutaciones en el operador, puede realizarse utilizando lo que se
denominan, bacterias diploides parciales, esto es agregando una región del
operón lac en un plásmido a una bacteria que lleva en su cromosoma además el
operón lac.
F´ (en el plásmido) lacO+ lacZ- lacY+
En presencia de lactosa se produce la proteína permeasa (sólo con lactosa)
C (cromosoma) lacOc lacZ+ lacY-
En el cromosoma se encuentra un operador, denominado operados constitutivo (lacOc) en el

cual si no hay lactosa el operón se transcribe igual, es decir es una mutación que elimina la
capacidad de ser reconocido por la proteína regulatoria y por lo tanto el operón se expresa
aunque no haya lactosa en el medio. (expresión constitutiva)
❖ Mutaciones en el represor (lacI): Bacterias diploides (plásmido F) Genotipo c/lact s/lact

➢ Son mutaciones en la proteína sensora o reguladora
➢ Pueden ser estudiadas por la generación de diploides parciales por el agregado de
un plásmido a las bacterias I+ O+ Z+ + -
I+ O+ Z+ - -
F´ (en el plásmido) lacI+ lacO+ lacZ- lacY+
La proteína se expresa a partir del plásmido, y la misma va a ser capaz de difundir y de unirse al I+ O+ Z+ + +
operador tanto del que se encuentre en el plásmido, como del cromosoma, no distingue si es
expresada a partir del plásmido o del cromosoma las proteínas del operón. I+ O+ Z+ + +
I+ O+ Z+ / F´ I + -
C (cromosoma) lacI -
lacO +
lacZ +
lacY-
I+ O+ Z+ / F´ O + +
En este caso daría una proteína no funcional
I+ O+ Z+ / F´ I + -
I+ O+ Z+ / F´ Oc + -
Antecedentes genéticos para el modelo del operón
I+ O+ Z+ - -
se refieren a la presencia o ausencia de actividad de beta-galactocidasa I+ O+ Z+ / F´ I+ -

-
+y- Una cosa a tener en cuenta es que siempre que la galactosidasa tenga signo negativo,
quiere decir que no va a haber expresión de la misma a partir de esa región del ADN
Control positivo del operón lac: Activación del catabolismo
c/lact lactosa presente
El operón lac sufre también un tipo de regulación positiva , que es la activación por catabolitos, esto
sucede debido a proteínas que son accesorias que son requeridas para la activación de la
s/lact lactosa ausente
transcripción.
❖ La unión de CAP-AMPc al ADN asiste a la formación del complejo de iniciación sobre el
I(i) Represor
promotor del operón lac para la degradación de la lactosa.
O Operador Aquí se muestra cómo la proteína unida al ADN genera una curvatura, que es la que hace que la
ARN Pol pueda reconocer el promotor del operón lac para iniciar la síntesis de las proteínas que
degradan las lactosa.
Z Beta-galactosidasa
❖ En este caso la proteína activada por catabolito unida al AMPc se une al ADN y genera
ese loop y expone la región promotora
Diploide parcial, se nombra después el gen de interés, ejemplo: F´ I+, en el plásmido se
F´
expresa una proteína represora correctamente.
Super represor, tiene una mutación que hace que la lactosa no sea capaz de unirse al
represor, entonces el represor se vuelve insensible a la lactosa, lo que quiere decir que
es incapaz de cambiar su conformación cuando la lactosa está en el medio, por lo tanto
nunca se suelta de la región operadora, por lo tanto el sistema se vuelve insensible a la
Is presencia de lactosa, por lo tanto, con o sin lactosa, el represor estará siempre unido, por
lo que no se producirán nunca las proteínas del operón.
❖ Incluso si el gen normal del represor se expresa a partir del plásmido, ya que
siempre vamos a tener el que es insensible unido al operador, por más que esté
el que es sensible, el Is va a estar siempre inhibiendo la región operadora.
Cómo llega ese complejo Secuencias del operón lac de E. coli

Viendo más a detalle la región promotora, se puede ver por ejemplo la región de unión de la proteína
CAP, que la misma tiene secuencias consenso; además podemos ver el sitio de entrada de la ARN
Pol, en el cual se muestra la caja TATA (-10) y el -35.
La misma es una región amplia que abarca incluso el sitio de unión del CAP.
Si hay baja concentración de glucosa,
se activa la Adenilato ciclasa
Se consume ATP y se genera AMPc

(en alta concentración)
La proteína CAP (catabolite activator

protein) se une al AMPc
CAP se une a un sitio blanco del

promotor, cambia la conformación del
ADN y aumenta la afinidad de la ARN
Pol
Si hay glucosa y lactosa, se usa preferencialmente la glucosa porque los niveles de AMPc son CAP-AMPc-ADN
bajos (ya que sin lactosa no se activa la adenilato ciclasa) En esta imagen podemos ver lo que sucede con la estructura del ADN cuando la proteína CAP-AMPc
está unida al mismo, observándose la estructura formada, exponiéndose las regiones del ADN para
Si se agrega AMPc al medio, se transcribe el operón lac aún en presencia de glucosa
que la ARN Pol pueda unirse.
Por lo tanto el operón lac, tiene un

sistema doble de regulación en los
cuales se requiere bajos niveles de
glucosa y altos de lactosa para que se
exprese
Operón lac: control positivo, con represión Regulación general del operón lac
Cuando la glucosa es baja, los niveles de AMPc aumentan en la célula, la proteína CAP es capaz de La misma implica varias cosas, tales como la concentración de glucosa, lactosa y AMPc
unirse a la región promotora del gen, permitiendo la activación de la transcripción.
Cuando los niveles de glucosa son altos en la célula, la concentración de AMPc es baja y la proteína
CAP no es capaz de unirse al ADN y de permitir entonces que la ARN Pol se una al promotor para
iniciar la transcripción.
Operón Trp: control negativo, con represión por su producto

Operón triptófano de E. coli La proteína represora, no es capaz de unirse por sí misma al operón
Este operón codifica para 5 enzimas que codifican para síntesis del triptófano
Cuando los niveles de Trp son bajos, la proteína represora no se puede unir al operón, dándose entonces la
❖ La expresión de este operón va a ser requerida cuando los niveles de triptófano sean bajos, expresión del mismo
si hay mucho triptófano, el operón va a estar reprimido
❖ Hay dos sistemas diferentes de regulación de este operón
➢ A nivel del inicio de la transcripción: Que se da por la unión de un represor al
operador, que lo reprime 70 veces
➢ Atenuación (reprime de 8 a 10 veces)
Cuando el co-represor está presente en la célula, en este caso el Trp, este metabolito se une a la proteína
represora, y gracias a esto, la misma es capaz de unirse al operón, reprimiendo la expresión de este
❖ Trp presente: Represor inactivo. Las enzimas si se transcriben

❖ Trp ausente: Represor activo. El Trp actúa como co-represor. Las enzimas no se
transcriben
El represor Trp se asocia al promotor en presencia de producto

Organización de la región líder/atenuador del operón Trp Modelo de atenuación: AUSENCIA de Trp
Acoplamiento transcripción en bacterias La célula necesita sintetizar Trp, por lo que necesita expresar el ARNm que codifica para todos los
En este sentido hay en la región 5ÚTR del ARNm del operón triptófano, una región codificante para productos necesarios para la síntesis del Trp.
un péptido que tiene varios codones que codifican para Trp, esta comienza en un AUG y tiene un ❖ Lo que sucede es la antiterminación de la transcripción
sitio de STOP, y abarca una región denominada “pausa”, “antiterminación de la transcripción” y una ❖ Se da el apareamiento entre la región en rosa y violeta de la imagen, para que la maquinaria
de “terminación de la transcripción”, luego de esto viene el sitio de inicio de la traducción. pueda traducir el mensajero
Este tipo de atenuación puede darse en las bacterias, debido a la existencia del acoplamiento entre ❖ En este caso lo que sucede es que el ribosoma intenta (mientras transcribe) traducir el
la transcripción-traducción que se da en las bacterias. péptido líder que era rico en Trp, y como no encuentra Trp para agregar en esa región, queda
atascado en esa zona del mensajero (que está siendo transcrito), generando una estructura
secundaria que permite que la ARN Pol siga transcribiendo el operón
Estas secuencias que se muestran en el ARNm, pueden formar por auto complementariedad de
bases, estructuras secundarias que dan lugar a diferentes comportamientos del operón, dependiendo
de la situación de la célula.
Modelo de atenuación: PRESENCIA de Trp

El ribosoma que comenzó a traducir ese mensajero, traduce la región de los Trps y continúa
trauciéndolos, hasta que llega al codón STOP, esto produce que se forme una estructura secundaria
que ya no implica a la región 2 y 3, sino a la 3 y 4, esta región expone una zona de poli-U, que hace
que se desestabilice, se forme una estr secundaria más débil, unión entre el ARN y ADN más débil,
por lo que la ARN Pol se suelte y la transcripción termina.
Operón Trp: atenuación Este modelo de atenuación, cuando el Trp es bajo, la ARN Pol transcribe el mensajero
Este modelo de atenuación, cuando el Trp es alto, la ARN Pol transcribe este mensajero, el
ribosoma comienza la traducción El ribosoma comienza a traducir el péptido líder
Cuándo el ribosoma llega a los codones de Trp, queda trancado, lo cual hace que la ARN Pol siga
transcribiendo, formándose una estructura que permite que la misma siga unida al ADN y al ARN,
Puede traducir el péptido señal, el péptido líder, y se forma una estructura secundari
por lo que se siga transcribiendo los genes del operón Trp
Debido a la formación de esa estructura secundaria, se libera la ARN Pol del mensajero y del ADN
La atenuación es un mecanismo común Regulación de la expresión génica en eucariotas

Es común en los operones bacterianos, siempre para lo que son síntesis de aminoácidos, ya que hay ❖ No todos los genes se expresan
varios péptidos que son atenuadores, como por ejemplo para la phe, his, leu, thr, etc ➢ Existen distintos perfiles de ARNs y proteínas en cada célula y en cada tejido
Se observa que algunos genes se

expresan en todos los genes en todos
los tejidos, mientras que otros se
expresan específicamente en algunos
Cuadro modelos de regulación tejidos.
❖ La expresión es diferencial:
➢ Sucede durante el desarrollo y diferenciación celular
➢ En la homeostasis, una vez que el tejido ya se estableció es expresión diferencial
también sucede para mantener la identidad de cada uno de los tejidos
Niveles de regulación en eucariotas Compactación de la cromatina

La expresión puede regularse, desde la compactación de la cromatina, ya que en un estado de La acetilación de las histonas permite que la maquinaria transcripcional acceda al ADN y reconozca
cromatina compactada, los genes que están inmersos en esa cromatina no van a poder ser por lo tanto, las secuencias blanco
transcritos y por lo tanto los mismos no se expresan, mientras que en una cromatina más abierta el
ADN está más accesible a los factores de transcripción y por lo tanto, podría ser transcrito. Una vez
transcrito, el ARN es procesado, en el cual puede hacerse de diversas formas, dando lugar a
distintos mensajeros que van a ser exportados al citoplasma mediante los poros nucleares, y estando
en el mismo, van a ser traducidos a proteínas, para dar lugar a los polipéptidos, que pueden ser
modificados post-traducccionalmente, o también, el ARNm no es traducido, sino que puede ser En esta imagen se muestra como las
degradado en la célula, o tal vez puede ser mantenido en un estado sin traducción, para ser colas de las histonas no acetiladas, al
traducido en un momento en el cual sea requerido. estar cargadas positivamente, son
capaces de interactuar por diferencia de
cargas con el ADN, generando un
estado compacto y cerrado de la
cromatina
Inicio de la transcripción
❖ Compactación de la cromatina
❖ Activación del promotor
La acetilación produce que las colas de

las histonas tengan menor carga
Co- y Pos- traduccional positiva, por lo tanto, el ADN no está
❖ Maduración tan compacto alrededor del
❖ Exportación al citoplasma nucleosoma, de esta forma los
❖ Estabilidad nucleosomas pueden ser remodelados
❖ Localización subcelular o corridos en la molécula de ADN, para
❖ Traducibilidad permitir que los factores de
transcripción reconozcan lo sitios
blanco y recluten a la polimerasa que
inicie la transcripción de los genes
Código de histonas ¿Qué implica el código de histonas?

Hace 20 años se estableció un código de histonas, en el cual, las modificaciones diferenciales de las Implica varios pasos en los cuales, las histonas deben ser modificadas y a su vez estas histonas,
distintas histonas dan lugar a un mensaje que es leído por proteínas indicando cual es el estado de cuando cambia el estado de la cromatina, deben ser eliminadas esas modificaciones
esa cromatina, ya sea activa (abierta, capaz de ser transcrita) o de cromatina inactiva (cerrada, pos-traduccionales y ese código debe ser interpretado; quienes interpretan este código son
incapaz de ser transcrita). proteínas.
❖ En general la metilación de las colas de las histonas se asocia con la represión
transcripcional
❖ La acetilación de las histonas se asocia con al activación de la transcripción
❖ No es siempre así, como se observa en la figura 2, hay metilaciones que están vinculadas a
la activación de la transcripción
❖ A su vez existen otro tipo de modificaciones trans cripcionales y pos-traduccionales que
sufren las histonas, como la Ubiquitinación (Segunda hebra de figura 2), o la fosforilación del
aminoácido Serina en las colas de las histonas.
❖ Todas estas modificaciones dan lugar a un código de histonas que es interpretado en la
célula para ser o no transcrito
Establecimiento del código de histonas
En este esquema se indican las proteínas involucradas en el establecimiento de este código de

histonas, las enzimas que son capaces de reconocer y de modificar pos-tradicionalmente estas
histonas que están formando el nucleosoma.
❖ Se indican enzimas que son encargadas de la acetilación de las histonas, como lo es la
histona acetil transferasa
❖ Ubiquitin ligasas, que son las encargadas de la ubiquitinación de las histonas
❖ Quinasas
❖ Metil transferasas y demetilasas
Todas estas enzimas actúan en momentos diferentes, sobre las histonas para generar el código de
histonas que luego será leído por diferentes proteínas, sin capaces de reconocer las
modificaciones pos-traduccionales que sufren las colas de las histonas
❖ Esto da lugar a la regulación de la expresión génica, ya que estas proteínas son capaces
de activar o reprimir la transcripción, dependiendo de la función de cada una
Figura 1 Figura 2
Lectores del código de histonas Represores y desacetilación de las histonas

Las proteínas que tienen actividad represora de la transcripción, muchas veces lo que hacen es
reclutar proteínas que son deacetilasas de histonas, por lo tanto se remueven los grupos acetilos de
las colas de las histonas quedando más positivas, quedando el ADN más compacto e inaccesible a la
maquinaria transcripcional, impidiendo la expresión de ese gen.
Metilación del ADN

Otra modificación que está relacionada con la expresión de los genes, es la metilación del ADN.
Activadores de la transcripción ❖ En este caso, sucede la metilación (por una enzima) de las citocinas de lo que denomina
“dinucleótidos CPG” (citocina-fosfato-guanina), sucede la metilación de ese dinucleótido
Los activadores de la transcripción generalmente tienen o presentan actividad de acetilación de en la citosina de ambas cadenas del ADN, en la cadena complementaria.
histonas. ❖ Esta metilación lleva al impedimento del reconocimiento de secuencias de ADN por lo
❖ Algunos activadores lo que hacen es reclutar a las enzimas que son capaces de acetilar factores de transcripción, es decir, las proteínas que debe unirse a ese lugar, ya que cambia
histonas y estas entonces, se acetilan las que estas adyacentes a la región promotora, de manera epigenética el ADN, dejando de ser reconocidos lo promotores
permitiendo entonces que la transcripción inicie ❖ Este mecanismo es utilizado en la expresión de los genes de las globinas en el desarrollo
❖ Permiten que la maquinaria transcripcional acceda al ADN embrionario, en el cual a las 6 semanas se ve la expresión del gen de la globina épsilon,
mientras que a las 12 semanas empieza a expresar la globina gama.
➢ Esto se da debido a la metilación diferencial del promotor, durante las diferentes
etapas del desarrollo embrionario.
➢ A las 6 semanas se metila el promotor de la globina gama, mientras que a las 12
semanas se metila el promotor de la globina épsilon
❖ La ausencia de metilación de un promotor es necesaria para su expresión, pero no quiere
decir que la transcripción suceda si o si
❖ La metilación sucede en las islas CPG (alta concentración de dinucleótidos CG)
La metilación del ADN y acetilación de histonas Remodelación funcional de la cromatina

La metilación del ADN y deacetilación de las histonas, actúan de forma coordinada en el ADN, para Durante el ciclo celular por ejemplo la cromatina debe ser remodelada, para poder ser compactada
regular la expresión de los genes. hacia los cromosomas metafásicos durante la mitosis. Todos estos procesos son regulados por
❖ En general cuando una región del ADN está metilada, se unen proteínas de unión al ADN complejos proteicos que son capaces de remodelar la cromatina.
metilado, que son capaces de reclutar enzimas que tienen actividad deacetilasa de histonas, ❖ Complejos proteicos remodelan la cromatina con fines funcionales
por lo que se produce la compactación de la cromatina ❖ La remodelación requiere energía (ATP)
❖ En general está vinculada con distintos procesos que procesos que sufre el ADN, tanto en la
transcripción génica como en la mitosis
❖ Permiten o impiden la accesibilidad de otros complejos proteicos para cumplir funciones
biológicas
❖ En la siguiente imagen se observa la metilación del ADN, proteínas de unión a este ADN
metilado que reclutan proteínas capaces de deacetilar histonas, y entonces estas histonas
deacetiladas van a impedir la transcripción génica.
Regulación transcripcional: Elementos en cic y en trans Elementos en cis: Promotores y potenciadores

Elementos en cis: En esta imagen se muestra cómo pueden estar organizadas la regiones potenciadoras de un gen y la
❖ Se define como una secuencia de ADN o ARN que está regulando o que regula lo que secuencia modular que tienen estas regiones potenciadoras y las regiones promotoras en los genes.
sucede con la molécula en donde se encuentra ❖ Estas secuencias modulares lo que implica es que son secuencias cortas que se repiten en
❖ Promotores distintos promotores de genes, vienen de la mano con los factores proteicos que los
❖ Potenciadores (enhancers) reconocen
Elementos en trans: Reguladores en cis:
❖ Son factores que están regulando, no solo la molécula de la cual son transcritos, sino ❖ Composición modular
también otra ❖ Función a distancia (potenciadores)
❖ Se va a unir al ADN en del cual es transcrito o en otra región del ADN ❖ Sitios de unión a factores de transcripción
Proteínas reguladoras y elementos en cis - Procariotas/Eucariotas

Los factores en cis no son más que secuencias en el ADN.
❖ Son reconocidos por factores en trans que son proteínas Elementos en trans: factores transcripcionales
❖ En procariotas, existe una región promotora y una región reguladora que está cerca del
Estas proteínas también tiene una estructura modular, en dominios que son las que permiten que se
promotor
reconozcan esas regiones en el ADN que funcionan de manera modular
❖ Proteínas de unión a sitios específicos de ADN
❖ Se asocian a promotores y potenciadores
❖ Activadores y represores
❖ Cuando miramos la regulación de la expresión génica y las secuencias reguladoras que ❖ Cada vez que una proteína actúa como factor de transcripción, tiene que ser capaz de
existen en los eucariotas, viendo uno más antiguo y uno más moderno como el humano reclutar a la ARN Pol al promotor, por lo tanto tiene que tener un dominio que es denominado
➢ Vemos que las secuencias regulatorias son más y están más alejadas en el genoma “dominio de activación”
➢ En el humano además de lo anterior pueden estar sumamente lejos y hasta luego del ❖ Estructura modular:
gen, esto se debe a la conformación que encuentra el ADN en el núcleo y además ➢ Dominios de unión al ADN
habla de cómo la regulación de la expresión de estos genes es importante para ➢ Dominios de activación
generar la complejidad del organismo
Motivos comunes de unión al ADN Rol de los factores de transcripción específicos en el ensamblado del complejo de
Existen varios motivos comunes a las proteínas que se unen al ADN
iniciación
❖ En los dibujos se muestra cómo estos dominios se ubican en las regiones del ADN, Estos factores son entonces necesarios para que la ARN Pol se ubique en la región promotora y
permitiendo el reconocimiento de las secuencias por estos motivos en la proteína. pueda iniciarse la transcripción.
❖ Existen varios, como son los típicos dedos de zinc, que tienen una estructura secundaria y Pueden actuar de diferentes maneras:
terciaria característica que se acomoda en el surco mayor del ADN, dando lugar a la ❖ Hay factores que son activadores: lo que hacen es reconocer una secuencia de ADN y
interacción de la proteína con la secuencia del ADN. mediante un dominio de activación de la transcripción llaman o reclutan a la ARN Pol para
que se forme el complejo de inicio y entonces comience la transcripción de los genes
❖ Hay proteínas que actúan como represores: se unen al ADN y al no poseer un dominio de
activación de la transcripción o un dominio que reclute a la ARN Pol, lo que sucede es que
ocupa el sitio que sería reconocido por un activador y entonces el promotor queda inactivo,
probablemente el represor tenga mayor afinidad por el sitio del ADN que el activador y por lo
tanto la transcripción no suceda.
❖ Hay otras proteínas que actúan como mediadoras: estas poseen un dominio de represión de
la transcripción que evita que la ARN Pol inicie la transcripción
Factores heterodiméricos incrementan las posibilidades de regulación Control transcripcional: genes inducibles en respuesta a hormonas esteroideas
Estas características modulares que poseen los factores de transcripción y las características Las hormonas esteroides provienen del colesterol, y son liposolubles, por lo que son capaces de
modulares de las regiones que regulan la transcripción (por ejemplo promotores), generan muchas entrar a la célula atravesando la membrana plasmática.
posibilidades de combinaciones diferentes por lo tanto las combinaciones distintas de los factores y 1. La hormona esteroidea entra en la célula blanco y se une a una proteína receptora
los dominios inhibitorios, generan una variedad de combinaciones en un determinado sitio en el ADN. a. En el citoplasma es reconocida por su receptor y entra al núcleo, se trasloca al
❖ Por ejemplo en la imagen, el factor A, actuando como homodímero podría regular un sitio, núcleo ese complejo hormona-receptor
mientras que actuando con el factor B o C, podría regular un sitio diferente 2. El complejo hormona-receptor se une a un elemento de respuesta en el ADN
➢ A su vez, si actúa con factores inhibitorios podría regular negativamente la expresión a. Al ingresar este complejo al núcleo, este se dimeriza para unirse al ADN
de un determinado gen. 3. El complejo unido estimula la transcripción de esos genes de respuesta a esa hormona
4. El transcrito es procesado y transportado al citoplasma
5. El ARNm es traducido a proteínas
Heterodimerización y asociación cooperativa de factores de transcripción

Los factores de transcripción pueden actuar como moléculas únicas o muchas veces actúan como
heterodímeros.
❖ En el caso de la imagen, el factor de transcripción NFAT posee baja afinidad por su sitio
blanco en el ADN para ese gen en particular, y a su vez el factor de transcripción AP1
también posee baja afinidad por su sitio blanco.
➢ Sin embargo, la formación de un dímero entre estos dos factores, hace que ambos
juntos reconozcan con muchísima más afinidad el promotor, por lo tanto sean un
buen factor de transcripción para ese promotor en particular
➢ Esto quiere decir que distintas combinaciones de proteínas pueden dar lugar a la
expresión de distintos genes sobre distintos promotores y en distintas células
■ En células donde la proteína NFAT no estuviera activa, el promotor
probablemente se expresa pobremente
■ Mientras que las células que presentan los dos factores, probablemente
expresen muy fuertemente este promotor (en gen en realidad)
Control transcripcional: genes inducibles en respuesta a hormonas que atraviesan Genes en respuesta a hormonas peptídicas
la membrana Otro tipo de regulación es la que sucede por hormonas peptídicas, estas hormonas son incapaces de
los receptores de las hormonas esteroideas y de otras hormonas que son capaces de ser atravesar la membrana, por lo que actúan mediante un receptor que las reconoce y este se ubica en
internalizadas al citoplasma celular, tienen todos una estructura similar. la membrana celular.
La estructura comprende: 1. La hormona peptídica se une a un receptor proteico de membrana de la célula blanco
❖ Una región de unión al ligando, es decir a la hormona 2. El complejo hormona-receptor activa una proteína citoplasmática
❖ Una región de reconocimiento del ADN 3. La proteína citoplasmática activa, transduce una señal al núcleo
❖ Una región variable que muchas veces es la zona con la cual interacciona con otros factores 4. La señal induce que un factor de transcripción se una al ADN
de transcripción para reclutar a la ARN Pol a esa región 5. El factor de transcripción unido estimula la transcripción
6. El transcrito es procesado y transportado al citoplasma
En esta imagen se ve la forma en la cual estos factores de transcripción actúan 7. El ARNm es traducido a proteínas
❖ En general están unidos a una proteína inhibitoria
❖ Cuando se la hormona al factor, el inhibidor se suelta y la proteína puede ser translocada
al núcleo, en el cual actúa como dímero para el reconocimiento del elemento de respuesta
en el ADN y entonces poder activar la transcripción de los genes
❖ Muchas veces el cambio conformacional que sucede cuando se une el ligando (la
hormona), expone la región que es necesaria para la translocación de la proteína, y
además se expone el dominio de unión al ADN
❖ Por lo tanto, en presencia de la hormona, el factor de transcripción pasa de estado
reprimido a estado activo, y es translocado al núcleo donde es capas de activar la
transcripción de los genes que regula
Transducción de señales y regulación Unidades de transcripción complejas

A modo de ejemplo de una respuesta de hormonas peptídicas, podemos hablar de la respuesta de ❖ Mecanismos de maduración diferencial (splicing diferencial)
las células al interferón gama. ❖ Varios sitios diferentes de poliadenilación
❖ En una célula que no está expuesta a esta hormona, el receptor se encuentra formando ❖ Varios promotores de uso alternativo
monómeros en la superficie celular ❖ Edición del mensajero
❖ En presencia del interferón gama, el receptor forma un dímero que hace que la quinasa ❖ Combinación de estos mecanismos
(JAK) se active
Splicing alternativo o maduración diferencial
❖ La quinasa activa fosforilando a un factor de transcripción, que es el factor de respuesta a el
interferón gama Este proceso sucede co-transcripcionalmente y puede dar lugar a partir de un mismo transcrito
❖ El factor de transcripción fosforilado es capaz de ser translocado hacia el núcleo en forma de primario dos (o más) ARNms que codifiquen para dos proteínas diferentes.
dímero y reconoce los elementos de respuesta activando la transcripción de los genes de
respuesta al interferón
En la imagen se muestra
como la incorporación de una
proteína (SF2) que estimula el
uso de un sitio de splicing
diferente, haciendo que el
mensajero incorpore un exón
(B en este ejemplo) y se forme
un ARNm más largo, que da
lugar a un antígeno “t”
diferente al que se produce
cuando el exón B es spliceado
como parte del intrón.
❖ Otro tipo, es cuando en un mismo mensajero existen dentro de un mismo exón sitios de corte
del mensajero y de poliadenilación
Maduración diferencial de un gen para un factor transcripcional
➢ Por lo tanto, como se ve en la imagen, si se utiliza uno de los sitios de
La maduración diferencial puede dar lugar a proteínas con funciones sumamente diferentes. poliadenilación, el exón 2 que queda en el mensajero va a ser más corto que si se
Poniendo como ejemplo la maduración de un ARNm que produce un factor de transcripción, utiliza el otro sitio de poliadenilación.
podemos ver que la transcripción de este gen, produce un ARNm primario que lleva varios exones ➢ La utilización del sitio de poliadenilación 1, implica la eliminación de un segmento del
diferentes, dentro de los cuales están las regiones que codifican para la zona o el dominio de unión al exón 2
ADN del factor de transcripción, y además la región que codifica para el dominio de activación de la
transcripción.
❖ Por splicing alternativo pueden formarse dos ARNm diferentes, que cuando se traduzcan
darán lugar a dos proteínas con funciones diferentes
❖ Una de ellas llevará el dominio de unión al ADN y el dominio de activación de la
transcripción, por lo tanto actuará como un factor activador de la transcripción
❖ El otro ARNm generado por el splicing alternativo, no lleva el dominio de activación de la
transcripción, pero si lleva el dominio de unión al ADN, por lo tanto actuará como represor, ya
que no puede reclutar a la ARN Pol.
❖ Por lo tanto estos dos factores de transcripción competirán por la unión al ADN
Splicing alternativo y poliadenilación diferencial

Las unidades transcripcionales complejas sufren por lo general, más de un evento de regulación
diferencial, por lo tanto el splicing alternativo y la poliadenilación diferencial pueden suceder en un
mensajero para dar lugar a distintas proteínas
Poliadenilación alternativa ❖ Como ejemplo vemos el gen de la calcitonina, en el cual por splicing alternativo y sitios de
Otro mecanismo por el cual, a partir de una misma unidad transcripcional pueden generarse poliadenilación alternativa se generan proteínas totalmente diferentes con funciones
mensajeros diferentes, es el de la poliadenilación alternativa. totalmente distintas en todas las células
Hay varias formas en las que se puede dar:
❖ Un caso sería que por splicing alternativo se genere un mensajero que incluya un sitio de
poliadenilación u otro. En la imagen se puede ver que se forma un mensajero con el exón 1 y
2 utilizando un sitio de poliadenilación, mientras que el otro mensajero tiene el exón 1 y 3 y
otro sitio de poliadenilación.
Uso de promotores alternativos y splicing alternativo Editing (edición) del ARNm

Agregando aún más complejidad al sistema, el uso de promotores alternativos aumenta más la Otro de los mecanismo que aumenta el número de proteínas capaz de producirse a partir de los
cantidad de ARNm que es posible producir a partir de una misma unidad transcripcional. mismo genes, es el de la edición del ARNm.
❖ Por ejemplo, una unidad transcripcional puede dar por el uso de promotores diferentes a ❖ Esto sucede una vez que el ARN se transcribió y se procesó
distintos mensajeros que pueden producir la misma proteína final, esto genera 5ÚTR ❖ En algunos tipos de tejidos hay una citidin deaminasa que elimina un grupo amino de la
diferentes que probablemente sean blancos de regulación post-transcripcional alternativos citidina produciendo una uridina
❖ Por el uso de inicios de la transcripción alternativos pueden generarse proteínas con distinto ➢ Esto genera en el sentido de los codones
N-terminal, en el cual la utilización de un sitio de inicio de la transcripción o de otro y luego el ➢ Por ejemplo, en el gen de la ApoB-100 lo que sucede es que un codón CAA es
splicing, generaría proteínas con diferentes N-terminal, esta diferencia podría verse en que editado a un codón UAA que es un codón STOP, esto genera una proteína más corta
una de las proteínas puede ser anclada a la membrana y una proteína liposoluble (esta ➢ Esta proteína más corta es únicamente sintetizada en el intestino, ya que es ahí el
puede atravesar la membrana) único lugar donde se expresan esas citidin deaminasas
❖ Existen otros tipos de ediciones como el cambio de una Adenina por una Inosina que
muchas veces cambia el sentido del aminoácido y por lo tanto se incorporan aminoácidos
distintos a las proteínas cuando se está traduciendo el mensajero
Regulación post-transcripcional de la expresión génica Regulación por las proteínas de unión al ARN
Hay dos factores principales que actúan en la regulación de la expresión génica Regulación en el transporte:
❖ Proteínas de unión al ARN ❖ Para que un mensajero sea traducido, tiene que ser exportado desde el núcleo hacia el
➢ Están involucradas en: citoplasma ya que la traducción sucede en un compartimento diferente en la cual sucede la
■ Splicing transcripción
■ Transporte del mensajero del núcleo hacia el citoplasma ❖ Por lo tanto, las proteínas de unión al ADN son sumamente importantes en este paso de la
■ En la estabilización de los mensajeros regulación
■ En la localización del mensajero en un determinado lugar del citoplasma ❖ Son las que determinan qué ARNm va a ser exportado del núcleo al citoplasma
■ La traducción ❖ Si un ARNm queda retenido en el núcleo, no va a ser traducido
❖ Los ARN pequeños, los micro ARN y ARN interferencias
➢ Están involucrados en: Regulación en la estabilidad:
■ Transcripción ❖ Un ARNm que es más estable va a estar más tiempo disponible en una célula para ser
■ Estabilidad de los mensajeros traducido que un mensajero que es más inestable
■ Traducción ❖ La estabilidad del ARNm en la célula depende en principio de cuáles son las proteínas que
se unen al mismo
Regulación de la expresión génica por ARNs pequeños
➢ Hay descritas algunas secuencias que están normalmente en la región 3ÚTR pero
Hay múltiples ARNs pequeños, pero alguno de ellos son los siguientes también están en la 5ÚTR, que son reconocidas por proteínas que desestabilizan
los ARNm y hacen que estos tengan una vida media corta en un determinado tipo de
ARN pequeños interferentes micro ARN siARN
célula para que se utilicen poco y produzcan poca proteína
Provienen de un ARN doble Son transcritos por las ARN Interaccionan con el genoma, ➢ También hay otros elemento que actúan como estabilizadores, esos elementos en
hebra, que es clivado (cortado) Pol eucariotas. Los mismo muchas veces están los mensajeros, son reconocidos por proteínas que estabilizan el ARNm para que
por una enzima y reconocido por son procesados la enzima involucrados en la sea traducido con una mayor eficiencia y produzca mayores niveles de proteína una
un sistema de proteínas que por dicer y el mismo complejo de heterocromatización del misma molécula de mensajero
complementariedad de bases lo proteínas que en el de la ADN.
une al ARNm y cortarlo para que izquierda, une el microRNA al Aparean en el genoma y un Regulación en la localización:
sea degradado. mensajero, pero en este caso sistema proteico unido a ellos ❖ La localización subcelular de los mensajeros en las regiones donde se requiere la proteína
Este sistema fue descubierto no aparean 100% con el llama a metil transferasas, el
incrementa la eficiencia y velocidad de la expresión génica
como una defensa que tienen las mensajero, por lo tanto se ADN se metila en esa región,
❖ Entonces, las proteínas son traducidas en el lugar donde son requeridas, y no son traducidas
células para defenderse por la inhibe la traducción de ese por lo que se inhibe la
infección por virus de ARN. mensajero, que luego da lugar transcripción génica en esa para luego ser transportadas al sitio de acción
a su degradación región
Regulación en la traducción
❖ En inicio de la traducción está muy regulado
❖ También se describió la especialización de los ribosomas, es decir, no todos los ribosomas
traducen todos los mensajeros, sino que hay variantes ribosómicas y variantes de
modificaciones del ribosoma que traducen determinados mensajeros en las células
Reguladores post-transcripcionales Regulación de la expresión génica por proteínas de unión al ARN

Estas proteínas de unión al ARN podrían regular por unión a motivos que muchas veces están en las Las mutaciones en las proteínas que están involucradas en la regulación de la expresión génica
regiones no traducidas de esos mensajeros, podrían regular mensajeros que produzcan por ejemplo, producen múltiples enfermedades
las proteínas ribosomales, es decir, a partir del genoma se producen ARNs distintos los cuales llevan
en sus regiones UTR regiones de reconocimiento de una determinada proteína y entonces esa
proteína generaría lo que se denomina un regulón post-transcripcional.
❖ Análogo al operón, estas proteínas que son producidas por estos mensajeros, son por
ejemplo reguladas por una proteína de unión al ARN y todos los mensajeros codifican para
proteínas que son requeridas en la membrana celular, entonces estos mensajeros son todos
llevados por esta proteína al entorno de la membrana plasmática y son traducidos ahí mismo
donde son requerido.
❖ También podemos ver la proteína puf3, es capaz de unir ARNms que codifican para
proteínas que cumplen funciones mitocondriales, esta proteína lleva esos mensajeros al
entorno mitocondrial donde son traducidos y las proteínas son importadas a la mitocondria
más rápido que si fueran producidas en cualquier otro lugar de la célula
❖ También hay descritas proteínas de unión al ARN que regulan la expresión de las proteínas
ribosomales
Síndrome de X-frágil
El SXF es la causa más común de discapacidad intelectual (DI) hereditaria con una incidencia de 1
en 4.000 varones y 1 en 6.000 mujeres
❖ Los pacientes afectados tienen DI moderada a severa, alteraciones morfológicas
características y alteraciones conductuales como déficit atencional, hiperactividad,
impulsividad y rasgos autistas
❖ Presenta herencia ligada al sexo dominante con anticipación y el patrón típico de las
mutaciones dinámicas
Gen FMR1
El SXF es causado por la expansión de una secuencia repetida CGG en el exón 1 del gen FMR1,
localizado en la región Xq27.3
❖ El gen produce la proteína de unión al ARN FMRP
❖ FMRP está involucrada en la plasticidad sináptica y vinculado con el desarrollo y
mantenimiento de las dendritas durante el desarrollo embrionario
❖ Cuando se realiza el cariotipo de estos pacientes, esta mutación genera una constricción
secundaria en el cromosoma X, que le da el aspecto como que si se estuviera rompiendo,
por eso el nombre de la enfermedad
❖ La secuencia repetida CGG es un microsatélite intraexónico
En la sigueinte imagen podemos ver la estructura del gen, se puede ver la región donde se
encuentra el repetido, que es en la región 5ÚTR.
Se muestran los exones en rojo y los UTR en azul
Síndrome de X frágil: caracterización molecular Síndrome de X frágil: variaciones clínicas

Estas variantes clínicas se explican de manera diferente
En los individuos normales, el repetido CGG tiene un tamaño de 5 a 50 repetidos, mientras que las En los individuos con
personas con síndrome de X frágil presentan expansiones de estos repetidos con un tamaño Un individuo normal, lo que premutación, lo que sucede En los individuos
mayor a 200 repetidos. sucede es que se produce un es que se produce más portadores de la
En medio de esos rangos, se encuentran individuos que tienen entre 50 y 200 repetidos, en este
nivel normal de mensajero, y cantidad de ARNm de lo mutación completa, se
rango de repeticiones, en las mujeres, durante la meiosis materna, puede sufrirse una expansión
de los repetidos que dé lugar a ovocitos que lleven un repetido completo o una mutación completa,
por lo tanto, de proteína, por normal, y pareciera que ese da la metilación del
por lo tanto, los hijos de una mujer premutada tienen riesgo de presentar SXF por tener la lo que se ve una variación aumento en el número de promotor y por lo tanto la
mutación completa. clínica normal mensajeros, es lo que inactivación del gen
produce la patología
En la región del promotor del gen se encuentra una isla CpG que en condiciones normales están
desmetiladas, sin embargo, cuando el repetido CGG presente dentro del gen, se expande, genera
la metilación del promotor y por lo tanto la inactivación del gen.
Síndrome de X frágil: variaciones clínicas

❖ Lo individuos afectados tienen más de 200 repeticiones (mutación completa), asociadas a la
metilación de las islas CpG ubicadas en la región 5´ del gen FMR1, y consecuentemente la
represión de su transcripción
❖ Las personas con 50-200 repeticiones no presentan el fenotipo del SXF, pero la secuencia es
inestable y transmiten la enfermedad a la descendencia por expansión de la región de
repetidos.
➢ Las mujeres portadoras de la premutación en FMR1 pueden presentar falla ovárica
precoz familiar (POF) y los hombres el síndrome de temblor/ataxia (FXTAS) que se
manifiesta a partir de los 50 años
Síndrome de X frágil: variaciones clínicas, mutación completa Síndrome de X frágil: variaciones clínicas, premutación
La premutación genera un síndrome totalmente diferente que es causado por el aumento de los
niveles de ARNm en la célula.
❖ Se cree que este mensajero podría secuestrar proteínas y esto estaría alterando la expresión
de todos los demás genes, ya que necesitan de esas proteínas que fueron secuestradas
❖ Lo que se observa en los pacientes con premutación es que poseen agregados proteicos
Cando tenes entre 5 y 50/55
dentro del núcleo, agregados de ARN, como se observa en otras afecciones
repetidos, el mensajero se
neurodegenerativas
produce y se produce la proteína
❖ Las células están totalmente alteradas debido a la sobreexpresión de este mensajero que
normalmente no tendría estos niveles
Cuando hay más de 200

repeticiones, se la da la
hipermetilación del promotor, por
lo que se da el apagado del gen,
entonces no se transcribe el gen,
no hay mensajero y por ende, no
hay proteína, generando así la
patología
❖ A mayor metilación más
severa la enfermedad
(porque disminuye cada
vez más la cantidad de
mensajero que se
produce)
❖ Clínica similar a la
pérdida de función del
gen por mutación puntual
o deleción
Enfermedades vinculadas a la expansión de repetidos Estudio de la expresión génica en “era post genómica”: la “ÓMICA”
Todas estas mutaciones se denominan dinámicas, ya que el número de repetidos varía entre uno de
los parentales y los hijos debido a la inestabilidad genómica que se produce por estas repeticiones
en el ADN, aún no se entiende por qué unas se heredan de un padre y otras se heredan desde otro,
probablemente sea una regulación que sufren esos genes en los distintos gametos.
❖ Los rangos de repetidos varía entre las distintas enfermedades
❖ Dependiendo del lugar del gen en el que se encuentre el repetido, es el rango que acepta de
mutación
➢ Por ejemplo, las mutaciones dinámicas que se dan dentro del gen, es decir, lo
repetidos que son codificantes, normalmente el rango de amplificación es bastante
chico.
➢ Mientras que en regiones que no son codificantes puede haber hasta 1500 repetidos
o más
Localización de los repetidos

En la siguiente figura se ven algunas de las enfermedades que se producen por la expansión de
estos repetidos, que pueden darse en la región 5ÚTR de un gen, pueden ser codificantes de
proteínas como sucede en la enfermedad de Huntington, puede darse dentro de un intrón como la
Ataxia de Friedreich (recesiva), también pueden darse en el 3ÚTR como lo es la distrofia miotónica.

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❖ La longitud de la región repetida es muy variable entre individuos

Identificación humana ADN medianamente repetido - Repetidos dispersos

Lo que se hace es se hace un

Repetidos dispersos en el genoma

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Estructura de una región cromosómicalop

Cuando comparamos el cromosoma 13 con el 19:

Densidad génica Familias génicas

Variabilidad en el tamaño de los genes

Características más Identificadoras de la Familia Génica de las Histonas

❖ El ARNr 5S codificado por varios cientos de genes en 3 clusters en el cromosoma 1.

Composición del ADN eucariota Organización del material hereditario

El ciclo celular La cromatina

Toda la cromatina se condensa previamente a la división celular

Dentro del núcleo la cromatina se organiza en distintos niveles

Nucleosoma Extremos de las histonas

❖ Otros sitios quedan cubiertos (en la cara interna)

El solenoide Correlación estructura-función

Las proteínas no histónicas Los bucles de cromatina

Los cromosomas plumulados Los dominios condensados

Microscopía óptica, microscopía de