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Introducción

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La información genética de una célula está contenida en su DNA, el cual contiene la información necesaria para crear miles de moléculas diferentes y, con ello, conformar un individuo completo.

Un organismo procariótico, como una bacteria, consta de millones de nucleótidos, en tanto que uno eucariótico, como el ser humano, de varios billones. A pesar de contener toda esa información, la célula sólo expresa una fracción de sus genes, lo que le otorga un fenotipo característico. Así, cada uno de los 10 000 tipos de células que constituyen los organismos multicelulares expresan genes diferentes.

Aunque los diversos tipos de células en un organismo multicelular contienen la misma información genética, su estructura y función difieren ampliamente. Una neurona y un linfocito, por ejemplo, son muy diferentes, por lo que es difícil pensar que estas dos células contienen el mismo genoma como sucede en realidad. Por esta razón, se creía que los genes se perdían cuando las células se diferenciaban. Ahora se sabe que las células de un organismo multicelular son distintas porque sintetizan diferentes RNA mensajeros (mRNA) y, por ende, distintas proteínas a partir del mismo genoma.

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Regulación de la expresión génica

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Uno de los principios fundamentales de la biología celular es que la actividad y las propiedades de cada célula están determinadas por las proteínas que contienen. Pero, ¿qué determina los tipos y la cantidad de proteínas que se encuentran en una célula? ¿Qué determina la frecuencia con que se traducen los mRNA y la estabilidad de las proteínas?

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El término expresión génica se refiere al proceso mediante el cual la información codificada en un gen se transcribe en uno o varios RNA funcionales. La expresión de un gen se inicia con el proceso de transcripción controlado por proteínas denominadas factores transcripcionales, regulados por señales recibidas por las células, y concluye con la producción de un RNA funcional y, posteriormente, en el caso de los mRNA, con la traducción de una proteína madura y activa. Los factores transcripcionales son proteínas de unión al DNA que reconocen una secuencia específica y se requieren para el encendido y apagado de los genes. La expresión de un gen se regula en diferentes niveles, desde su inicio hasta su terminación.

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Niveles de control de la expresión génica

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Los niveles del control de la expresión de un gen son los siguientes:

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  1. Pretranscripción

  2. Transcripción

  3. Procesamiento del transcrito primario de RNA

  4. Transporte del mRNA al citoplasma

  5. Traducción del mRNA

  6. Degradación del mRNA

  7. Modificaciones postraduccionales

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Figura 8-1

Niveles de regulación de la transcripción. La célula cuenta con diversos niveles en los cuales puede controlar la expresión de un gen desde el inicio de la transcripción hasta la formación de una proteína activa, pasando por procesamiento, transporte y degradación del mRNA, traducción y activación de la proteína por mecanismos postraduccionales.

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