¿Cómo se realiza la transcripción de los genes?
Los genes están contenidos dentro de un complejo de ADN y de proteínas (histonas principalmente) llamado cromatina; su unidad estructural básica es el nucleosoma.
Los nucleosomas constan de un octámero de proteínas histona y cerca de 140 pares de bases de ADN. Los nucleosomas se unen en
grupos mediante el ADN que existe entre ellos (ADN de enlace) y otras proteínas histonas (histonas H1).
Los nucleosomas mantienen fuertemente enrollado al ADN, de modo que no pueda transcribirse. En este estado inactivo la cromatina se asemeja a cuentas de nucleosoma en una cadena de ADN y se llama heterocromatina.
Para que se realice la transcripción, este ADN debe desenrollarse a partir de los nucleosomas. En este estado, la cromatina recibe el nombre de eucromatina.
Los genes están alojados dentro de la cadena de ADN y contienen regiones llamadas exones que se traducen en proteínas e intrones que se distribuyen entre los exones, sin que se transcriban en proteínas. Además de exones e intrones, un gen típico contiene lo siguiente:
- una región promotora donde se une el ARN polimerasa para empezar la transcripción.
- un sitio de inicio de la transcripción.
- un sitio de inicio de la traducción que designa el primer aminoácido de la proteína
- un codón de final de la traducción
- una región 3’ no traducida que incluye una secuencia que facilita la estabilización de ARNm, permitiéndose salir del núcleo y ser traducido en una proteína.
Las regiones 5’ y 3’ de un gen se especifican en relación con el ARN transcrito a partir de él. Por tanto, el ADN se escribe a partir del extremo 5’ a 3’; la región promotora se localiza más arriba del sitio de inicio de la transcripción. Dicha región, donde se une ARN polimerasa, suele incluir la secuencia TATA, sitio llamado caja TATA. Para poder unirse a esta zona la polimerasa necesita otras proteínas denominadas factores de transcripción. Éstos tienen un dominio específico de unión al ADN y un dominio de transactivación que activa o inhibe la transcripción del gen cuyo promotor o potenciador ha unido. Al combinarse con otras proteínas, los factores de transcripción activan la expresión de genes haciendo que el nucleosoma se desenrolle, liberando la polimerasa para que transcriba el molde de ADN e impidiendo que se formen otros nucleosomas.
Los potenciadores son elementos reguladores del ADN que activan los promotores para controlar su eficiencia y la rapidez de transcripción a partir del promotor. Pueden alojarse en cualquier parte a lo largo de la cadena de ADN, sin que necesiten hacerlo cerca de un promotor. Igual que los promotores, unen a los factores de transcripción y se usan para regular el ritmo de la expresión del gen y su localización en determinada célula. Los potenciadores intervienen alterando la cromatina para exponer al promotor o facilitar la unión de ARN polimerasa. Cuando los potenciadores inhiben la transcripción, y entonces se llaman silenciadores. Este fenómeno permite a un factor de transcripción activar un gen silenciando a otro al mismo tiempo al unirse a otros potenciadores.
Los factores de transcripción tienen un dominio específico de unión al ADN específico de una región del ADN, así como un dominio transactivador que se une a un promotor o potenciador, activando o inhibiendo el gen regulado por esos elementos.
La metilación de las bases de citosina en las regiones promotoras de los genes reprime la transcripción de éstos. Por tanto, el mecanismo silencia algunos de ellos. En esta forma las células pueden mantener su estado diferenciado característico. La metilación del ADN también contribuye al sellado genómico donde sólo se expresa un gen heredado del padre o de la madre, mientras que el otro queda silenciado. La metilación silencia el ADN inhibiendo la unión de los factores de transcripción o alterando el enlace de la histona; esto estabiliza los nucleosomas y un ADN tan enrollado que es imposible transcribirlo.
Anatomía del hígado
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