Conceptos básicos
Este artículo lo ayudará a comprender cómo la transcripción de moléculas de ARN, que codifican proteínas o desempeñan otras funciones como moléculas de ARN no codificantes, provoca la expresión génica. Después de leer el artículo conocerás todas las bases de la expresión génica.
Temas relacionados
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> Traducción
La expresion genica
La expresión génica es la conversión de la información de un gen en una función. La transcripción, que consiste en traducir moléculas de ARN que codifican proteínas o moléculas de ARN no codificantes con diversas funciones, realiza principalmente esta función.
Mecanismo
El mecanismo de expresión génica se inicia en el segundo paso del Dogma Central de la Biología, que es la transcripción, y concluye con la síntesis y plegamiento de una proteína, siguiendo estos pasos:
- Transcripción: Primero, se usa una sección de ADN para crear una plantilla de ARN. Una enzima conocida como ARN polimerasa “lee” el segmento de ADN, lo que resulta en la producción de una cadena complementaria de ARN. Mientras tanto, en la cadena de ARN complementaria, todos los nucleótidos de timina se han cambiado por uracilo.
- Procesando: En segundo lugar, las células crean el ARN mensajero maduro (ARNm), que se puede utilizar para la traducción, modificando aún más la transcripción de ARN inicial. Durante el empalme, la célula elimina las partes no codificantes del transcrito (intrones) para dejar solo las regiones codificantes (exones) en el ARNm.
- Maduración del ARN no codificante: Las células sintetizan regiones no codificantes de ARN (ncRNA) como precursores, que luego se someten a un procesamiento adicional. Por ejemplo, la célula puede traducir estas secciones en ARN pre-ribosómico (pre-rARN), que posteriormente dividiría en ARN ribosómico (rARN).
- Exportación de ARN: Posteriormente, la célula mueve la mayor parte del ARN maduro desde el núcleo hasta el citoplasma. Aunque ciertos ARN tienen funciones en el núcleo, la célula transporta todos los ARN implicados en la síntesis de proteínas al citosol a través de los poros del núcleo.
- Traducción: el ARNm contiene la información necesaria para codificar proteínas. Mientras tanto, un ARN de transferencia portador de aminoácidos (ARNt) tiene un sitio de unión por tres pares de bases en el ARNm. Luego, un ribosoma forma una cadena de proteína básica al conectar los aminoácidos en una cadena.
- Plegamiento de proteínas: Finalmente, utilizando enzimas denominadas chaperonas, la larga cadena de aminoácidos se pliega para crear una estructura tridimensional. Por lo tanto, esta estructura tridimensional representa la versión final y funcional de la proteína.
Regulación de la Expresión Génica
La regulación génica afecta cuándo, dónde y cuánto se expresan los genes. El proceso implica el uso de varios métodos, como proteínas de regulación y modificaciones químicas del ADN, que pueden ser complicados. El control genético determina la capacidad de un organismo para reaccionar a los cambios ambientales.
procariotas
Los organismos unicelulares sin núcleo celular, conocidos como organismos procarióticos, permiten que su ADN se mueva libremente en el citoplasma de la célula. Crean una proteína realizando simultáneamente la transcripción y la traducción. Ya no se requiere más de la proteína resultante una vez que se completa la transcripción. Por lo tanto, las células procarióticas regulan el tipo y la cantidad de proteína producida principalmente mediante la regulación de la transcripción del ADN. La célula realiza las acciones restantes automáticamente. Cuando se necesita más proteína, se produce más transcripción. Por tanto, la regulación transcripcional es la principal responsable del control de la expresión génica en las células procariotas.
eucariotas
Las células eucariotas son más complejas que las células procariotas debido a la presencia de orgánulos internos. Durante la transcripción, las células eucariotas convierten el ADN en ARN dentro del núcleo y luego los ribosomas en el citoplasma convierten el ARN en proteína. La membrana nuclear separa físicamente los procesos de transcripción y traducción, ocurriendo la transcripción solo dentro del núcleo y la traducción fuera del citoplasma. La regulación de la expresión génica es posible en cada paso de este proceso.
La regulación epigenética puede ocurrir cuando el ADN se desenrolla y se suelta de los nucleosomas para unirse a los factores de transcripción. La regulación transcripcional tiene lugar durante la producción de ARN. La regulación postranscripcional ocurre cuando el ARN se procesa y exporta al citoplasma. La regulación de la traducción ocurre durante la traducción del ARN en proteína. La regulación postraduccional tiene lugar durante la producción de la proteína.
Cuantificación de expresión génica
El enfoque convencional para evaluar la expresión génica consiste en cuantificar la cantidad del producto génico, que suele ser una proteína. Para medir proteínas, dos técnicas comunes son la transferencia Western y el ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas (ELISA). Sin embargo, los investigadores también pueden usar una técnica llamada transferencia Northern para medir la cantidad de ARNm y estimar los niveles de expresión de ARNm.
La transcripción inversa seguida de la reacción en cadena de la polimerasa cuantitativa es otra técnica para medir el ARNm. En este método, los investigadores convierten una plantilla de ARNm en una plantilla de ADN a través de la transcripción inversa. Sigue la amplificación de la plantilla de ADN coincidente. A medida que avanza el proceso de amplificación del ADN, las sondas de hibridación generan cantidades variables de fluorescencia, que los investigadores pueden usar para determinar el número inicial de copias de ARNm.
Otras lecturas
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- interferencia de ARN
- Clonación Molecular
- Reacción en cadena de la polimerasa
