Regulación y coordinación

› Armonía estructural, equilibrio celular

› Adaptación a condiciones ambientales cambiantes (organismos unicelulares)

› Diferenciación celular

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

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

› Respuesta coordinada y adaptación a cambios ambientales

› Desarrollo

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

Regulación y coordinación

Niveles de regulaciónNiveles de regulación

Regulación y coordinación

No todos los genes se expresan simultáneamente ni al mismo nivel

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

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

Genes constitutivos y genes reguladosGenes constitutivos y genes regulados

Regulación de la expresión génicaRegulación de la expresión génica

Regulación y coordinación

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

Regulación y coordinación

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

El operónEl operón

Regulación y coordinación

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

Regulación y coordinación

Operón Operón laclac: control negativo inducible: control negativo inducible

Regulación y coordinación

Operón Operón laclac: control negativo inducible: control negativo inducible

Regulación y coordinación

Operón Operón laclac: control positivo inducible: control positivo inducible

Regulación y coordinación

Operón Operón trptrp: control negativo reprimible: control negativo reprimible

Regulación y coordinación

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

Simbiosis Rhizobium-leguminosasSimbiosis Rhizobium-leguminosas

Regulación y coordinación

Simbiosis Rhizobium-leguminosasSimbiosis Rhizobium-leguminosas

Regulación y coordinación

Simbiosis Rhizobium-leguminosasSimbiosis Rhizobium-leguminosas

Regulación y coordinación

Niveles de regulación en eucariotasNiveles de regulación en eucariotas

Regulación y coordinación

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

La iniciación de la transcripción en eucariotas requiere:

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

Regulación y coordinación

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

hélice-vuelta-hélice

cremallera de leu

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

Regulación y coordinación

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

Regulación a nivel transcripcional.

1.Selección del gen que se transcribe

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

Regulación y coordinación

Niveles de regulación en eucariotasNiveles de regulación en eucariotas

Regulación y coordinación

Regulación post-transcripcionalRegulación post-transcripcional

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

•Splicing alternativo

•Edición del RNA

Regulación y coordinación

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

Regulación y coordinación

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

Regulación y coordinación

Regulación post-transcripcionalRegulación post-transcripcionalEdición del ARNEdición del ARN

Regulación y coordinación

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

Regulación y coordinación

Niveles de regulación en eucariotasNiveles de regulación en eucariotas

Regulación y coordinación

•Silenciamiento de ARN

•Velocidad de síntesis de proteínas

•Velocidad de degradaciónse proteínas

•Modificaciones postraduccionales

•Destino diferencial

Regulación traduccional y post-traduccionalRegulación traduccional y post-traduccional

Regulación y coordinación

Regulación traduccional y post-traduccionalRegulación traduccional y post-traduccional

siARNsiARN

Regulación y coordinación

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

Regulación y coordinación

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

Regulación y coordinación

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

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

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

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

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

Regulación y coordinación

Exclusión alélica por imprinting genómicoExclusión alélica por imprinting genómico

Regulación y coordinación

Señalización celularSeñalización celular

Regulación y coordinación

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

Regulación y coordinación

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

Regulación y coordinación

Posibles tipos de receptores de membranaPosibles tipos de receptores de membrana

Regulación y coordinación

Principales rutas de transducción de señalesPrincipales rutas de transducción de señales

Segundosmensajeros

Regulación y coordinación

Cascadas de proteín quinasasCascadas de proteín quinasas

Regulación y coordinación

Cascadas de proteín quinasasCascadas de proteín quinasas

Regulación y coordinación

Segundos mensajeros: AMPcSegundos mensajeros: AMPc

Regulación y coordinación

Segundos mensajeros: CaSegundos mensajeros: Ca2+2+

Regulación y coordinación

Segundos mensajeros: IP3 y diacilglicerolSegundos mensajeros: IP3 y diacilglicerol

Regulación y coordinación

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

Regulación y coordinación

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

Regulación y coordinación

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

Regulación y coordinación

Coordinación a nivel de organismoCoordinación a nivel de organismo

Animales

•Sistema neuroendocrino

Vegetales

•Fitohormonas

•Fotorreceptores

Regulación y coordinación

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

Regulación y coordinación

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

Regulación y coordinación

Mecanismo de actuación hormonalMecanismo de actuación hormonalHormonas peptídicasHormonas peptídicas

Regulación y coordinación

Mecanismo de actuación hormonalMecanismo de actuación hormonalHormonas esteroideasHormonas esteroideas

Regulación y coordinación

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

Oscuridad

Luz

Maíz Guisante

Regulación y coordinación

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

Regulación y coordinación

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

Regulación y coordinación

FitohormonasFitohormonas

AIA (ácido indolacético)

zeatina

ácido giberélico

ABA (ácido abscísico)

Etileno H2C=CH2

AUXINAS: división y crecimiento celular

CITOQUININAS: división celular

GIBERELINAS: altura de la planta, floración y germinación

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

ETILENO: senescencia y maduración de fruto