++
El mecanismo de transcripción en células eucariotas, aunque transcurre de manera similar que en procariotas, es un proceso mucho más complejo; tanto el número de proteínas y enzimas como la diversidad y la estructura de los genes son considerablemente mayores, por lo que se requiere de una regulación más precisa. La mayoría de los genes en procariotes están organizados en operones, esto es, un conjunto de genes situados en el mismo fragmento de ADN que se transcriben como una unidad y que generan varios productos funcionales que participan en una vía metabólica común; aunque también pueden existir unidades que codifiquen para un solo producto funcional. Por el contrario, en los eucariotes, se transcribe generalmente un solo producto génico (unidades transcripcionales monocistrónicas) con mayor complejidad en su regulación.
++
Los genes eucariotes están constituidos por secuencias regulatorias y codificantes. El inicio del sitio de transcripción se denomina +1, y la numeración aumenta conforme se dirige al extremo 3’. Esta dirección se conoce como corriente abajo, donde se encuentran las secuencias codificantes del gen. Hacia el extremo 5’, en la dirección opuesta, conocida como corriente arriba, la numeración se indica como —1, y es allí donde se encuentra la mayoría de regiones regulatorias del gen (figura 5-3).
++
++
La región codificadora del gen también contiene regiones que no serán traducidas, denominadas intrones, y que son retirados por medio del proceso corte y empalme del ARNm primario o heterogéneo nuclear (ARNhn). Las regiones que codifican para el producto génico se conocen como exones. Un solo gen puede sintetizar diferentes proteínas mediante el arreglo de los exones por el proceso de corte y empalme alternativo. El tránscrito primario o ARNhn es el producto inmediato de la transcripción y consiste en un ARN que contiene las secuencias intrónicas y exónicas, cuyos extremos 5’ y 3’ no han sufrido ninguna modificación. El producto final, ARN mensajero maduro, ARN ribosomal (ARNr) y ARN transferencia (ARNt), se produce cuando sucede una serie de modificaciones en el tránscrito primario: modificaciones postranscripcionales. En procariotes, el ARN recién sintetizado no sufre modificaciones postranscripcionales y se utiliza para la traducción de forma inmediata sin sufrir ningún proceso.
++
Un tipo de secuencias de ADN regulatorias que no codifican para el producto génico, pero regulan su expresión, son los promotores. El promotor mínimo es la región regulatoria indispensable para la transcripción del gen. Las secuencias adyacentes a este promotor mínimo forman parte de él, y pueden modificar la tasa de transcripción del gen, pero no son imprescindibles para la unión de la ARN polimerasa.
++
El promotor basal es la secuencia mínima requerida para la unión de la maquinaria basal de transcripción y para la ARN pol II (ARN polimerasa II) incluye el Inr y la caja TATA o el DPE.
++
A los promotores se les unen proteínas reguladoras conocidas como factores transcripcionales (transcriptional factors, TF), cuya función es regular (aumentar o disminuir) la tasa de transcripción. Aunque existe mucha diversidad entre los promotores reconocidos por la ARN polimerasa II se pueden definir secuencias consensos comunes entre sí. Una secuencia consenso es la región conocida como iniciador (Inr) localizada entre las posiciones –3 y +5. La secuencia consenso denominada caja TATA, debido a su composición de ocho pb A-T, se encuentra en la mayoría de los promotores y se localiza a –31 a –25 bp hacia el extremo 5’ del punto de inicio. Éste es el único elemento que se localiza en una dirección relativamente fija con respecto al punto de inicio. Los promotores que carecen de caja TATA se denominan TATA menos. Cuando existe una mutación en la caja TATA, el sitio de inicio de la transcripción cambia, ya que la ARN pol II al ser activada se sitúa en otro sitio (figura 5-4). El DPR (downstream promoter element) es un elemento común en los promotores TATA menos, se localiza de +28 a +32.
++
++
Algunos promotores basales son fuertes, como la mayoría de los ubicados en los genes procariotes y virales; se les denomina así ya que la maquinaria de transcripción basal se une de forma eficaz y la tasa de transcripción es elevada. Otros son débiles, como la mayoría de los promotores de genes eucariotes, con un inicio de la transcripción menos frecuente, por lo que requieren secuencias accesorias contenidas en promotores proximales, localizadas generalmente a menos de 200 pb corriente arriba del sitio de inicio de la transcripción. Las cajas GC, CAAT y el octámero son ejemplos de estos promotores proximales, reconocidos por los factores transcripcionales específicos para favorecer la iniciación. El número y la posición de estos elementos varían entre los promotores de los diversos genes. La unidad de transcripción se refiere a la interacción de todas las secuencias funcionales o estructurales posibles, así como el complejo proteico formado de enzimas y TF que se requieran durante el proceso de la transcripción.
++
Otras regiones regulatorias que ayudan a los promotores débiles a iniciar la transcripción son los promotores distales, que generalmente se encuentran a más de 200 pb río arriba (región 5’) del sitio de inicio de la transcripción, aunque también se han localizado hacia el extremo 3’ (corriente abajo). Las regiones que controlan la transcripción de un gen no necesariamente tienen que estar cerca de la región codificadora. Estas regiones son mucho más complejas y pueden activar o desactivar genes.
++
Los potenciadores o secuencias amplificadoras (enhancers) son secuencias cortas que potencian o aumentan la transcripción del gen de manera cooperativa con otras secuencias reguladoras y alteran la estructura del ADN, ya que inducen el superenrollamiento en la zona del promotor basal y aumentan la unión de TF, lo que implica una aproximación física entre ambos y una flexibilidad en la molécula de ADN, y favorece el inicio de la transcripción.
++
Por otra parte, los silenciadores (silencers) son secuencias cortas de nucleótidos de dos tipos: los elementos silenciadores o los elementos de regulación negativa (negative regulation elements, NRE) y pueden actuar de varias maneras:
Modificando la estructura de la cromatina y evitando que los genes sean activados.
Reclutando factores transcripcionales represores y evitando que factores transcripcionales inductores se unan al ADN.
Alterando el proceso de corte y empalme del ARN heterogéneo nuclear y evitando su maduración.
Creando señales que bloquean la traducción, e inactivando así la expresión génica.
++
La acción de un potenciador o un silenciador puede inhibirse por la presencia de secuencias aisladoras, cuya función es bloquear la transmisión de la señal de un sitio a otro en el ADN e impedir el silenciamiento. La mayoría de los potenciadores o silenciadores actúan sobre el promotor que se encuentra vecino, sin ser específicos de un determinado gen.