Resumen Examen final Biología Molecular

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24.1 Introducción 
• transcripción / traducción acoplada: el fenómeno en las bacterias en el que la traducción del ARNm se produce 
simultáneamente con su transcripción. 
• operón: unidad de expresión y regulación de genes bacterianos, que incluye genes estructurales y elementos de 
control en el ADN reconocidos por los productos del gen regulador. 
• acción trans: un producto que puede funcionar en cualquier copia de su ADN objetivo. Esto implica que es una 
proteína o ARN difusible. 
• acción cis: un sitio que afecta la actividad solo de las secuencias en su propia molécula de ADN (o ARN); esta propiedad 
generalmente implica que el sitio no codifica proteínas. 
 
 
• gen regulador: un gen que codifica un producto (generalmente una proteína) que controla la expresión de otros genes 
(generalmente a nivel de transcripción). 
• gen estructural: gen que codifica cualquier ARN o producto proteico que no sea un regulador. 
 
 
 
LA EXPRESION GENICA 
 
VÍAS METABÓLICAS 
 
Vía anabólica: reprimible 
• Anabolismo: síntesis de moléculas a partir de subunidades más simples. 
• Si un nutriente esencial no está presente en el medio ambiente, las bacterias deben poder sintetizar el nutriente por sí 
mismas. 
• Sin embargo, las bacterias no necesitan producir el nutriente esencial si ya está presente en el medio ambiente. 
Vía catabólica: inducible 
• Catabolismo: descomposición de moléculas complejas en unidades más simples 
• Sería una pérdida de energía que las bacterias produjeran enzimas para la 
LA EXPRESION GENICA 
 
 
 
Los grupos de genes estructurales se controlan de forma coordinada 
Concepto clave 
Los genes que codifican proteínas que funcionan en la misma ruta pueden ubicarse adyacentes entre sí y controlarse 
como una sola unidad que se transcribe en un ARNm policistrónico. 
 
El operón lac ocupa 6000 pb de ADN. A la izquierda, el gen lac I tiene su propio promotor y terminador. El final de la 
región lac I es adyacente al promotor lacZYA , P. Su operador, O, ocupa los primeros 26 pb de la unidad de 
transcripción. El gen lacZ largo comienza en la base 39 y es seguido por los genes lacY y lacA y un terminador. 
Operón 
• Un grupo de genes que comparten un solo promotor 
• Los genes codifican proteínas que tienen funciones relacionadas 
 
Genes estructurales: operón trp 
 
• 5 genes que producen 5 polipéptidos que se combinan para producir 3 enzimas 
• Las enzimas participan en una secuencia de pasos para hacer que el triptófano ( trp ) sea un aminoácido. 
Componentes del operón 
• Promotor 
• Región del ADN donde se une el RNAP para iniciar la transcripción 
• actúa como el interruptor de encendido / apagado de los genes 
• Operador 
• región en el ADN que controla el acceso de RNAP a los genes 
• Puede activar o reprimir la transcripción 
• Genes estructurales 
• Genes para ser transcritos por RNAP 
Regulación del operón : operón trp 
 
Regulación del operón 
• Gen regulador 
• región en el ADN que codifica la producción de la proteína reguladora 
• aguas arriba del operón 
• expresión constitutiva: transcrita continuamente 
• Proteína reguladora 
• Se une al operador y bloquea la conexión de RNAP 
• Alostérico: alterna entre formas activas e inactivas 
 
Regulación del operón trp 
 
Gen regulador: trpR 
• Códigos para una proteína represora trp 
• Expresado constitutivamente en su forma inactiva 
 
Efector 
• cualquier molécula que pueda regular la actividad de una proteína 
• Corepressor: 
• activa el represor 
• hacer que la proteína reguladora se una al operador 
• inactiva la expresión genética 
• Inductor: 
• inactiva el represor 
• evita que la proteína reguladora se una al operador 
• activa la expresión genética 
 
Efector: Corepressor 
• ¿Qué molécula crees que es una elección lógica para actuar como correpresor en el operón trp ? 
 
 
Regulación del operón trp 
• Molécula efectora: triptófano ( trp ) 
• Corepressor 
• Proteína reguladora: represor trp 
• Inactivo, RNAP puede transcribir, trp hecho 
• Activado por trp (corepressor) 
• El represor trp activo se une al operador 
• Evita que RNAP transcriba genes 
• Detiene la producción de trp 
 
 
Operón represible 
• Gene normalmente está "encendido" 
• La transcripción se inhibe cuando una molécula se une alostéricamente a una proteína reguladora 
• Retroalimentación negativa / inhibición de retroalimentación 
• Vías anabólicas 
• Ejemplo: el operón Trp se apaga cuando el triptófano (correpresor) se une al represor 
 
Modelos de regulación negativa 
• Operón represible ( por ejemplo, trp ) 
• Represor fabricado en forma inactiva → activado por correpresor 
• Apaga el gen 
• Operón inducible ( por ejemplo, lac) 
• Represor fabricado en forma activa → inactivado por inductor 
• Enciende el gen 
24.12 El operón trp es un operón reprimible con tres unidades de transcripción 
 
• El operón trp está controlado negativamente por el nivel de su producto, el aminoácido triptófano (autorregulación). 
• El aminoácido triptófano activa un represor inactivo codificado por trpR . 
• Un represor (o activador) actuará sobre todos los loci que tengan una copia de su secuencia de operador objetivo. 
 
 
24.13 El operón trp también está controlado por la atenuación 
• atenuación: la regulación de los operones bacterianos controlando la terminación de la transcripción en un sitio 
ubicado antes del primer gen estructural. 
Figura 24.32: La terminación se puede controlar mediante cambios en la estructura secundaria del ARN que están 
determinados por el movimiento de los ribosomas. 
 
 
24.13 El operón trp también está controlado por la atenuación 
 
• Un atenuador (terminador intrínseco) se encuentra entre el promotor y el primer gen del grupo trp . 
• La ausencia de Trp -tRNA suprime la terminación y da como resultado un aumento de 103 en la transcripción. 
 
 
Figura 24.33: Un atenuador controla la progresión de la ARN polimerasa hacia los genes trp . 
 
24.14 La atenuación se puede controlar mediante traducción 
• La región líder del operón trp tiene un marco de lectura abierto de 14 codones que incluye dos codones para triptófano. 
• La estructura del ARN en el atenuador depende de si este marco de lectura se traduce. 
• En presencia de Trp -tRNA, el líder se traduce en un péptido líder y el atenuador puede formar la horquilla que provoca 
la terminación. 
 
Componentes: lac operon 
 
Genes estructurales: operón lac 
• códigos para 3 enzimas 
• β-galactosidasa (gen lacZ): hidrólisis de lactosa en glucosa y galactosa 
• permeasa ( gen lacY ): proteína de membrana que transporta lactosa al interior de la célula 
• transacetilasa ( gen lacA ): agrega un grupo acetilo a la galactosa (la importancia en el metabolismo de la lactosa no está 
clara) 
 
Regulación del operón lac 
 
 
Gen regulador: LacI 
• Códigos para una proteína represora lac activa que se une al operador 
• Expresión constitutiva de la forma activa 
 Regulación del operón Iac 
 
 
• Molécula efectora: alolactosa 
• Un isómero de lactosa 
• Un inductor 
• la alolactosa se une a la proteína reguladora (represor lac) 
• Inactiva el represor lac evitando que se adhiera al operador 
• Permite que la ARN polimerasa transcriba genes 
• Produce la enzima β-galactosidasa que hidroliza la lactosa 
• Las células de E. Coli utilizan principalmente glucosa como fuente de energía 
• Cuando vive en un sistema con lactosa, las bacterias pueden hidrolizar la lactosa para producir glucosa. 
• El operón lac solo se enciende cuando hay lactosa presente 
 
Operón inducible 
• Gene normalmente "apagado" 
• La transcripción se estimula cuando una molécula se une alostéricamente a una proteína reguladora 
• Proteínas elaboradas "a pedido" 
• Vía catabólica (sustancias de degradación) 
• Ejemplo: el operón Lac se enciende cuando la alolactosa (inductor) se une al represor 
 
Regulación genética negativa• Los operones son desactivados por la forma activa de la proteína reguladora (represora) 
• Operón Trp : represor activado por correpresor, se une al operador 
• Operón Lac: represor elaborado en forma activa, se une al operador 
Descripción general de la regulación genética 
 
 
Capítulo 26 Regulación de la transcripción eucariota 
 
 
Las GRANDES preguntas ... 
• ¿Cómo se activan y desactivan los genes en los eucariotas? 
• ¿Cómo se diferencian las células con los mismos genes para realizar funciones especializadas completamente diferentes? 
 
Introducción 
La expresión genética es el proceso combinado de: 
otra transcripción de un gen en ARNm, 
otro procesamiento de ese ARNm, y 
o su traducción en proteína (para genes que codifican proteínas). 
Puntos de control 
• El control de la expresión génica puede ocurrir en cualquier paso de la ruta del gen a la proteína funcional 
1. empaquetar / desempacar ADN 
2. transcripción 
3. procesamiento de ARNm 
4. transporte de ARNm 
5. traducción 
6. procesamiento de proteínas 
7. degradación de proteínas 
 
 
Propósito de la regulación de la expresión génica. 
 
La expresión regulada de genes es necesaria para 
1) Adaptación : las células de los organismos multicelulares responden a diversas condiciones. 
Tales células expuestas a hormonas y factores de crecimiento cambian sustancialmente en: oshape , o tasa de 
crecimiento, y otras características 
Propósito de la regulación de la expresión génica. 
2) Diferenciación y desarrollo específicos de tejido 
❑ La información genética presente en cada célula somática de un organismo metazoario es prácticamente idéntica. 
❑ Las células del tejido muscular y nervioso muestran morfologías y otras propiedades sorprendentemente diferentes, 
pero contienen exactamente el mismo ADN. 
❑ Estas diversas propiedades son el resultado de diferencias en la expresión génica. 
❑ La expresión de la información genética está regulada durante la ontogenia y diferenciación del organismo y sus 
componentes celulares. 
Control de la expresión genética 
• Las células de mamíferos poseen aproximadamente 1000 veces más información genética que la bacteria Escherichia 
coli. 
• Gran parte de esta información genética adicional es probablemente involucrados en la regulación de la expresión génica 
durante la diferenciación de los tejidos y los procesos biológicos en el organismo multicelular y para 
garantizar thatmthe organismo puede responder a los desafíos ambientales complejos. 
Mecanismo de regulación de la expresión génica: descripción general 
• La actividad genética se controla ante todo a nivel de transcripción. 
• Gran parte de este control se logra mediante la interacción entre las proteínas que se unen a secuencias de ADN 
específicas y sus sitios de unión al ADN. 
• Esto puede tener un efecto positivo o negativo en la transcripción. 
• El control de la transcripción puede resultar en la expresión de genes específicos de tejido. 
• Además de los controles del nivel de transcripción, la expresión génica también se puede modular mediante 
• Reordenamiento genético, 
• Amplificación de genes, 
• Modificaciones postranscripcionales y 
• Estabilización de ARN. 
 
Diferencias entre la expresión génica en procariotas y eucariotas 
La regulación de genes es significativamente más compleja en eucariotas que en procariotas por varias razones: 
1) Primero, el genoma regulado es significativamente mayor 
• El genoma de E. coli consta de un cromosoma circular único que contiene 4,6 Mb. 
• Este genoma codifica aproximadamente 2000 proteínas. 
1) Genoma más grande 
• En comparación, el genoma dentro de una célula humana contiene 23 pares de cromosomas que varían en tamaño de 
50 a 250 Mb. 
• Aproximadamente 40.000 genes están presentes dentro de los 3000 Mb de ADN humano. 
• Sería muy difícil para una proteína de unión al ADN reconocer un sitio único en esta amplia gama de secuencias de ADN. 
• Se requieren mecanismos más elaborados para lograr la especificidad 
2) Diferentes tipos de células 
• En la mayoría de los eucariotas están presentes diferentes tipos de células. 
• Las células del hígado y del páncreas, por ejemplo, difieren dramáticamente en los genes que están altamente 
expresados. 
• En la regulación de dichos genes intervienen diferentes mecanismos. 
3) Ausencia de operones 
• Los genes eucariotas no están generalmente organizados en operones como los hay en los procariotas. 
• En cambio, los genes que codifican proteínas para pasos dentro de una vía determinada a menudo se diseminan 
ampliamente por el genoma. 
4) Estructura de cromatina 
• El ADN de las células eucariotas está muy plegado y empaquetado en el complejo proteína-ADN llamado cromatina. 
• Las histonas son una parte importante de este complejo, ya que ambas forman las estructuras conocidas como 
nucleosomas y también contribuyen significativamente a los mecanismos reguladores de genes. 
5) Procesos de transcripción y traducción desacoplados 
• En procariotas, la transcripción y la traducción son procesos acoplados, la transcripción primaria se traduce 
inmediatamente. 
• La transcripción y traducción se desacoplan en eucariotas, eliminando algunos posibles mecanismos de regulación de 
genes. 
• La transcripción primaria en eucariotas sufre modificaciones para convertirse en un ARNm funcional maduro. 
 
MECANISMO DE REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GENÉTICA - DETALLES 
1) Remodelación de cromatina 
• La estructura de la cromatina proporciona un nivel importante de control de la transcripción genética. 
• Con pocas excepciones, cada célula contiene el mismo complemento de genes (las células productoras de anticuerpos 
son una excepción notable). 
• El desarrollo de órganos, tejidos y células especializados y su función en el organismo intacto dependen de la expresión 
diferencial de los genes. 
• Parte de esta expresión diferencial se logra al tener diferentes regiones de cromatina disponibles para la transcripción 
en células de varios tejidos. 
• Grandes regiones de cromatina son transcripcionalmente inactivas en algunas células mientras que están activas o 
potencialmente activas en otras células especializadas 
• Por ejemplo, el ADN que contiene el grupo de genes de -globina está en cromatina "activa" en los reticulocitos (los 
reticulocitos son glóbulos rojos inmaduros, que generalmente componen alrededor del 1% de los glóbulos rojos en el 
cuerpo humano) pero en "inactivos" cromatina en las células musculares. 
 
1.Estructura de la cromatina 
 
Dos formas de cromatina 
• Eucromatina: una región transcripcionalmente activa en espiral menor a la que pueden acceder 
fácilmente las ARN polimerasas. (transcripcionalmente competente) 
• Heterocromatina: una región transcripcionalmente inactiva altamente condensada. Las ARN polimerasas 
no pueden acceder a los genes de esta región para la transcripción activa. (transcripcionalmente silencioso). 
 
Puntos de verificación para la expresión genética en eucariotas 
ESTRUCTURA CROMATINA 
• La síntesis de proteínas se controla desde la etapa de cromatina. 
• La expresión del gen se controla en muchos pasos durante el proceso de transcripción y traducción. 
 
1.Estructura de la cromatina 
Los mecanismos que afectan la estructura de la cromatina y, por tanto, la expresión del gen son: 
1. Modificaciones de histonas: estas modificaciones hacen que una región del gen sea transcripcionalmente activa o 
inactiva. 
a) Acetilación 
• ↑ Acetilación ---- ↓ Condensación del ADN ----- ↑ Transcripción de genes en esa región 67 
 
La acetilación de histonas conduce a la formación de una condición laxa de cromatina (eucromatina) que permite 
la transcripción. 
La metilación de histonas no altera la carga de la proteína histona, puede resultar tanto en la activación como en 
la represión de genes. 
 
 
LOS HISTONES SON RESPONSABLES DEL EMBALAJE DE CROMATINA 
• La metilación de histonas no altera la carga de laproteína histona , puede resultar tanto en la activación como en la 
represión de genes. 
• Las histonas son proteínas altamente alcalinas de la cromatina, que actúan como bobinas alrededor de las cuales el ADN 
se enrolla para formar unidades estructurales llamadas nucleosomas. 
• El nuclesoma consta de un octámero de cuatro histonas (dos copias de H2A, H2B, H3 y H4 de cada una). 
• Las colas cargadas positivamente de las proteínas histonas nucleosómicas probablemente interactúan con los grupos 
fosfato cargados negativamente del ADN . 
• La acetilación de histonas y la metilación del ADN condensan la cromatina y evitan que algunos factores de transcripción 
se unan al ADN. 
 
 
1. ESTRUCTURA CROMATINA 
Metilación 
• Metilación de la histona H4 en R4 (residuo de arginina en la 4ª posición) → → abre la estructura de la cromatina → → 
conduce a la activación transcripcional 
• Metilación de histona H3 en K4 y K79 ( residuos de lisinas en la 4ª y 79ª posición) → → abre la estructura de la cromatina 
→ → lleva a la activación transcripcional 
• Metilación de la histona H3 en K9 y K27 ( residuos de lisinas en la posición 9 y 27) → → Condensa la estructura de la 
cromatina → → que conduce a la inactivación transcripcional 
 
La metilación del ADN es más común en la citosina adyacente a las bases de guanina, formando así islas CpG. El ADN muy 
metilado está asociado con la represión de la transcripción. 
2) Potenciadores y represores 
• Los elementos potenciadores son secuencias de ADN, aunque no tienen actividad promotora propia, pero aumentan en 
gran medida las actividades de muchos promotores en eucariotas. 
• Los potenciadores funcionan sirviendo como sitios de unión para proteínas reguladoras específicas. 
• Un potenciador es eficaz solo en los tipos de células específicos en los que se expresan las proteínas reguladoras 
apropiadas. 
2.REGULACIÓN DE TRANSCRIPCIÓN 
• Promotores cadena arriba: estos promotores pueden encontrarse hasta 200 pb cadena arriba del sitio de inicio de la 
transcripción. La estructura de este promotor y los factores de unión asociados varían de un gen a otro. 
• Potenciadores 
• Los potenciadores pueden ubicarse aguas arriba, aguas abajo o dentro del gen que se transcribe 
• La unión de estos potenciadores con proteínas de unión potenciadoras (factores de transcripción) 
aumenta la tasa de transcripción de ese gen en mayor medida. 
• Los promotores son capaces de iniciar niveles más bajos de transcripción. 
• Los potenciadores son responsables de la transcripción específica de células o tejidos. 
• Cada potenciador tiene su propio factor de transcripción al que se une. 
 
 
Modelo para acción potenciadora 
• Secuencias de ADN potenciadoras 
• secuencias de control a distancia 
• Proteínas activadoras 
• Se une a la secuencia potenciadora y estimula la transcripción 
• Proteínas silenciadoras 
• unirse a la secuencia potenciadora y bloquear la transcripción de genes 
 
 
COMPLEJO DE TRANSCRIPCIÓN 
 
 
 
 
REGLAMENTO DE TRANSCRIPCIÓN DE GENES EUCARIÓTICOS 
• La regulación de la transcripción genética es proporcionada por interacciones complejas entre factores de transcripción 
que se unen específicamente al ADN y el complejo de transcripción basal formado cerca del sitio de inicio de la 
transcripción (Ver unidad 5). 
• Los factores de transcripción (TF) son proteínas reguladoras cuya función es activar la transcripción del ADN uniéndose 
a secuencias específicas de ADN. 
• Los TF tienen dominios de unión al ADN definidos (elementos reguladores) con una afinidad hasta 106 veces mayor por 
sus secuencias diana que por el resto de la cadena de ADN. 
• Los represores compiten con los TF. 
• La remodelación de la cromatina expone al promotor al complejo de transcripción. 
 
3) Regiones de control de locus y aisladores 
• Algunas regiones están controladas por elementos complejos de ADN llamados regiones de control de locus (LCR). 
• Un LCR, con proteínas unidas asociadas, controla la expresión de un grupo de genes. El LCR mejor definido regula la 
expresión de la familia de genes de la globina en una gran región de ADN. 
• Otro mecanismo lo proporcionan los aisladores. Estos elementos de ADN, también en asociación con una o más 
proteínas, evitan que un potenciador actúe sobre un promotor. 
 
4) Amplificación de genes 
• El producto génico se puede incrementar aumentando el número de genes disponibles para la transcripción de 
moléculas específicas. 
• Entre las secuencias de ADN repetitivas hay cientos de copias de genes de ARN ribosómico y genes de ARNt. 
(cont.) 
• Estos requisitos se cumplen mediante la amplificación de estos genes específicos. 
• Posteriormente, estos genes amplificados, presumiblemente generados por un proceso de iniciaciones repetidas 
durante la síntesis de ADN, proporcionan múltiples sitios para la transcripción de genes. 
 
• Se ha demostrado la amplificación de genes en pacientes que reciben metotrexato para el cáncer. 
• Las células malignas pueden desarrollar resistencia a los medicamentos aumentando el número de genes de la 
dihidrofolato reductasa, el objetivo del metotrexato. 
 
5) Reordenamiento de genes 
• Se observa reordenamiento de genes durante la síntesis de inmunoglobulinas. 
• Las inmunoglobulinas están compuestas por dos polipéptidos, cadenas pesadas (alrededor de 50 kDa ) y ligeras 
(alrededor de 25 kDa ). 
• Los ARNm que codifican estas dos subunidades de proteínas están codificados por secuencias de genes que están sujetas 
a amplios cambios de codificación de secuencias de ADN. 
 
Estos cambios en la codificación del ADN son necesarios para generar la diversidad de reconocimiento necesaria, 
fundamental para la función inmunitaria adecuada. 
6) Procesamiento alternativo de ARN 
• Las células eucariotas también emplean un procesamiento de ARN alternativo para controlar la expresión génica. 
• Esto puede ocurrir cuando se utilizan promotores alternativos, sitios de empalme intrón-exón o sitios de poliadenilación. 
• Ocasionalmente, se produce heterogeneidad dentro de una célula, pero más comúnmente la misma transcripción 
primaria se procesa de manera diferente en diferentes tejidos. 
El empalme y el procesamiento alternativos dan como resultado la formación de siete ARNm de -tropomiosina únicos en 
siete tejidos diferentes. 
 
7) Cambio de clase 
❑ En este proceso, un gen se apaga y un gen estrechamente relacionado asume la función. 
❑ Durante la vida intrauterina, la Hb embrionaria es la primera Hb que se forma. 
 
• El cambio de genes también se observa en la formación de inmunoglobulinas. 
• La Ig M se forma durante la respuesta inmune primaria, mientras que la Ig G se forma durante la respuesta inmune 
secundaria. 
 
8) estabilidad del ARNm 
• Aunque la mayoría de los ARNm en células de mamíferos son muy estables (vidas medias medidas en horas), algunos se 
revierten muy rápidamente (vidas medias de 10 a 30 minutos). 
• En ciertos casos, la estabilidad del ARNm está sujeta a regulación. 
• Esto tiene implicaciones importantes, ya que generalmente existe una relación directa entre la cantidad de ARNm y la 
traducción de ese ARNm en su proteína afín. 
9) proteínas de unión al ADN 
• Los esteroides como los estrógenos se unen a factores de transcripción eucariotas llamados receptores de hormonas 
nucleares. Estas proteínas son capaces de unirse al ADN, estén o no ligandos unidos. 
• La unión de ligandos induce un cambio conformacional que permite el reclutamiento de proteínas adicionales llamadas 
coactivadores. 
(cont.) 
• Entre las funciones más importantes de los coactivadores está la catálisis de la adición de grupos acetilo a los residuos 
de lisina en las colas de las proteínas histonas. 
• La acetilación de histonas disminuye la afinidad de las histonas por el ADN, lo que hace que otros genes sean accesibles 
para la transcripción. 
10) motivos específicos de proteínas reguladoras 
• Ciertas proteínas de unión alADN que tienen motivos específicos se unen a cierta región del ADN para influir en la 
velocidad de transcripción. 
• La especificidad involucrada en el control de la transcripción requiere que las proteínas reguladoras se unan con alta 
afinidad a la región correcta del ADN. 
(cont.) 
• Tres motivos únicos — la hélice-vuelta-hélice, el dedo de zinc y la cremallera de leucina — explican muchas de estas 
interacciones específicas proteína-ADN. 
• Los motivos encontrados en estas proteínas son únicos; su presencia en una proteína de función desconocida sugiere 
que la proteína puede unirse al ADN. 
• Las interacciones proteína-ADN se mantienen mediante enlaces de hidrógeno y fuerzas de van der Waals. 
11) Edición de ARN 
• La desaminación catalizada por enzimas de un residuo de citidina específico en el ARNm de la apolipoproteína B-100 
cambia un codón de glutamina (CAA) a un codón de terminación (UAA). 
• La apolipoproteína B-48, una versión truncada de la proteína que carece del dominio de unión al receptor de LDL, es 
generada por este cambio postranscripcional en la secuencia de ARNm. 
(cont.) 
 
 
Resumen 
• Las constituciones genéticas de casi todas las células somáticas de los metazoos son idénticas. 
• La especificidad de tejido o célula viene dictada por las diferencias en la expresión génica de este complemento de genes. 
• Las alteraciones en la expresión genética permiten que una célula se adapte a los cambios ambientales. 
• La expresión génica se puede controlar a múltiples niveles mediante modificaciones de la cromatina , cambios en la 
transcripción, procesamiento del ARN, localización y estabilidad o utilización. 
• La amplificación y reordenamientos de genes también influyen en la expresión de genes. 
Capítulo 27 y 28 Epigenética I y II 
 
 
 
 
LOS EFECTOS EPIGENÉTICOS SE HEREDAN 
Introducción 
• Se formuló una definición de consenso del concepto de rasgo epigenético como "fenotipo hereditario estable resultante 
de cambios en un cromosoma sin alteraciones en la secuencia de ADN" en una reunión de Cold Spring Harbor en 2008, 
aunque todavía se encuentran definiciones alternativas que incluyen rasgos no hereditarios siendo utilizado. 
 
 
Figura 29.01: La replicación de un sitio metilado produce ADN hemimetilado , en el que solo está metilada la hebra 
parental. 
• Los efectos epigenéticos pueden resultar de la modificación de un ácido nucleico después de que ha sido sintetizado o 
por la perpetuación de las estructuras proteicas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 29.02: La heterocromatina es creada por proteínas que se asocian con histonas. 
 
 
 
La heterocromatina se propaga a partir de un evento de nucleación 
La heterocromatina se nuclea en una secuencia específica y la estructura inactiva se propaga a lo largo de la fibra de 
cromatina. Los genes dentro de las regiones de heterocromatina se inactivan. La longitud de la región inactiva varía de 
una célula a otra; como resultado, la inactivación de genes en esta vecindad causa el efecto de posición variegate (es la 
aparición de zonas de diferentes colores en las hojas, y a veces en los tallos, de las plantas) en (PEV). 
En histología, la variegación es la propiedad de tener marcas discretas de diferentes colores. 
 
Figura 29.04: La extensión de heterocromatina inactiva genes. 
27.2 La heterocromatina se propaga a partir de un evento de nucleación 
• La heterocromatina se nuclea en una secuencia específica y la estructura inactiva se propaga a lo largo de la fibra de 
cromatina. 
• La nucleación de heterocromatina es causada por proteínas que se unen a secuencias específicas. 
• Los genes de las regiones de heterocromatina se inactivan. 
• La longitud de la región inactiva varía de una célula a otra; como resultado, la inactivación de genes en esta vecindad 
causa la variación del efecto de posición (PEV). 
• Los dos estados de expresión génica (activada o desactivada) afectan el fenotipo en función de las posiciones variables. 
• Se producen efectos de propagación similares en los telómeros (silenciamiento telomérico) y en los casetes silenciosos 
en los loci de tipo de apareamiento de levadura. 
27.3 La heterocromatina depende de las interacciones con las histonas 
• HP1 es la proteína clave en la formación de heterocromatina de mamíferos; actúa uniéndose a la histona H3 metilada 
y conduce a la formación de estructuras de cromatina de orden superior. 
 
Figura 27.5: HP1 contiene un cromodominio y un dominio de cromosombra . La metilación de la histona H3 crea un sitio 
de unión para HP1. 
• Rap1 inicia la formación de heterocromatina en la levadura uniéndose a secuencias diana específicas en el ADN. 
• Los objetivos de Rap1 incluyen repeticiones teloméricas y silenciadores en HML y HMR. 
• Rap1 recluta a Sir3 y Sir4, que interactúan con las colas N-terminales de H3 y H4. 
• Sir2 desacetila las colas N-terminales de H3 y H4 y promueve la propagación de Sir3 y Sir4. 
• Las vías del ARNi promueven la formación de heterocromatina en los centrómeros. 
La heterocromatina depende de las interacciones con las histonas 
 
 
 
Isla CpG 
• Región del genoma con alta frecuencia de sitios CpG que el resto del genoma 
• Definición formal: la isla CpG es una región con al menos 200 pb y un porcentaje de GC superior al 50% 
• CpG es la abreviatura de _ C_fosfato_G_ , es decir, citosina y guanina separados por un solo fosfato. 
Importancia de las islas CpG 
• Las islas CpG actúan como un proxy para identificar un gen 
• A menudo ocurren al comienzo del gen. 
• Las citosinas en los dinucleótidos CpG se pueden metilar (tienen un grupo metilo unido ) para formar 5-
metilcitosina. 
 
 
 
Importancia de la metilación 
• Nuestro cuerpo consta de miles de células. Cada célula de nuestro cuerpo contiene misma copia de ADN 
con mismo proyecto de código genético, entonces ¿Cómo deciden entre sí wich función tiene 
que perfomed ? 
* ¿Cómo sabe la célula del corazón que es una célula del corazón? 
* ¿Cómo sabe la célula de la piel que es célula de la piel? 
• Necesitan instrucciones externas de estos pequeños compuestos de hidrógeno y carbono llamados 
grupo metilo. 
• Cómo cambian las características entre generaciones sin cambios en la secuencia de ADN en sí 
Epigenética e islas CpG 
• El significado literal de la epigenética está por encima de la genética, se decide la metilación de las islas 
CpG 
• Las islas CpG regulan la expresión de genes cercanos. 
• Las proteínas implicadas en la expresión génica pueden ser repelidas o unidas por el grupo metilo. 
 
 
 
Las islas CpG están sujetas a metilación 
• La mayoría de los grupos metilo en el ADN se encuentran en la citosina en ambas cadenas del doblete CpG. 
• La replicación convierte un sitio completamente metilado en un sitio hemimetilado . 
• ADN metiltransferasa: enzima que agrega un grupo metilo a una secuencia objetivo específica en el ADN. 
 
 
Figura 29.20: El estado de los sitios metilados podría ser perpetuado por una enzima (Dnmt1) que reconoce solo 
los sitios hemimetilados como sustratos. 
 
Las islas CpG están sujetas a metilación 
1. metiltransferasa de novo: una enzima que agrega un grupo metilo a una secuencia diana no metilada en 
el ADN. 
2. Los sitios hemimetilados se convierten en sitios completamente metilados mediante una 
metiltransferasa de mantenimiento. 
 
3. desmetilasa: enzima que elimina un grupo metilo, generalmente del ADN, el ARN o la proteína. 
 
Figura 29.21: El estado de metilación está controlado por tres tipos de enzimas. 
La metilación del ADN es responsable de la impronta 
• Los alelos paternos y maternos pueden tener diferentes patrones de metilación en la fertilización. 
• La metilación suele estar asociada con la inactivación del gen. 
• Cuando los genes tienen una impronta diferencial, la supervivencia del embrión puede requerir que el padre 
proporcione el alelo funcional con el alelo no metilado. 
 
Figura 29.23: Elpatrón típico de impronta es que un locus metilado está inactivo. 
 
27.4 Polycomb y Trithorax son represores y activadores antagonistas 
• Las proteínas del grupo Polycomb (Pc-G) perpetúan un estado de represión a través de divisiones celulares. 
 
Figura 27.9: Las proteínas Pc-G no inician la represión, pero son responsables de mantenerla. 
 
28.1 Introducción 
Introducción 
Muchos procesos biológicos, incluida la inactivación del cromosoma X y la impronta genómica, están mediados por 
mecanismos epigenéticos como la metilación del ADN. 
 
28.2 Los cromosomas X sufren cambios globales 
 
compensación de dosis: - mecanismos empleados para compensar la discrepancia entre la presencia de dos 
cromosomas X en un sexo pero solo un cromosoma X en el otro sexo 
 
 
Figura 28.1: se utilizan diferentes medios de compensación de la dosis para igualar la expresión del cromosoma X en 
hombres y mujeres 
 
 
Figura 28.2: La variegación ligada al cromosoma X es causada por la inactivación aleatoria de un cromosoma X en cada 
célula precursora. 
28.4 La metilación del ADN es responsable de la impronta 
● La supervivencia de heterocigotos para genes impresos es diferente, dependiendo de la dirección de la cruz. 
● Los genes impresos ocurren en grupos y pueden depender de un sitio de control local donde ocurre la metilación 
de novo a menos que se evite específicamente. 
 
Capítulo 29 y 30 ARN no codificante ARN regulador 
 
 
 
1. Los ribosomas ensamblan proteínas de polipéptidos que ingresan al RE rugoso. 
2. Las proteínas se mueven a través del ER rugoso, donde se modifican aún más. 
3. Las vesículas de transporte que contienen las proteínas se pellizcan del RE rugoso: 
4. Las vesículas de transporte se fusionan con la membrana del complejo de Golgi y las proteínas se liberan al 
interior. 
5. Dentro del complejo de Golgi, las proteínas se procesan y almacenan aún más. 
6. Las vesículas que contienen las proteínas terminadas se separan del complejo de Golgi 
7. Las vesículas viajan a la membrana celular, se fusionan con la membrana celular y liberan las proteínas al 
exterior. 
 
MATAR AL MENSAJERO 
La interferencia de ARN ( ARNi) es un proceso biológico en el que las moléculas de ARN inhiben la expresión o traducción 
de genes, neutralizando moléculas de ARNm objetivo. El ARNi es un mecanismo utilizado por las células eucariotas para 
limitar la invasión de genes extraños (virus) y reprimir sus propios genes. 
 
 
 
ARN REGULADOR 
• El ARN puede actuar como regulador formando regiones de estructura secundaria (intra o intermolecular) que 
cambian las propiedades de una secuencia objetivo. 
29.2 Un riboswitch puede alterar su estructura según su entorno 
● Un riboswitch es un ARN cuya actividad está controlada por un ligando pequeño (un ligando es cualquier molécula 
que se une a otra), que puede ser un producto metabolito. 
● Un riboswitch puede ser una ribozima. 
● aptámero Un dominio de ARN que se une a una molécula pequeña; esto puede resultar en un cambio 
conformacional en el ARN. 
 
 
Figura 29. 1: La región 5 'no traducida del ARNm de la enzima que sintetiza GlcN6P contiene una ribozima activada por el 
producto metabólico. 
29.3 Los ARN no codificantes se pueden utilizar para regular la expresión génica 
● Se transcriben grandes extensiones del genoma eucariota en ambas cadenas. 
● gen antisentido Un gen que codifica un ARN (antisentido) que tiene una secuencia complementaria a un ARN que 
es su objetivo. 
● ARN antisentido de ARN que tiene una secuencia complementaria a un ARN que es su objetivo. 
 
 
Figura 29. 3: Puede generarse ARN antisentido invirtiendo la orientación de un gen con respecto a su promotor. 
 
● Un ARN regulador puede funcionar formando una región dúplex con un ARN diana que puede bloquear el inicio de 
la traducción, provocar la terminación de la transcripción o crear una diana para una endonucleasa. 
● La interferencia transcripcional (TI) ocurre cuando una transcripción superpuesta en la misma hebra o en la 
opuesta evita la transcripción de otro gen. 
● Los ncRNA largos (lincRNA ) se definen como más largos de 200 nucleótidos, sin un marco de lectura abierto, y 
producidos por RNA Pol II. 
● gen anidado Un gen ubicado dentro de un intrón de otro gen. 
● Algunos ARN no codificantes (ncRNA ) (como CUT y PROMPT) suelen estar poliadenilados y son muy inestables. 
● Los ARN no codificantes pueden controlar la estructura del núcleo eucariota. 
 
 
 
Figura 29. 4: La estabilización del ARN antisentido de PHO84 es paralela al reclutamiento de histona desacetilasa, 
desacetilación de histonas y represión de la transcripción de PHO84. 
 
30.1 Introducción 
● Los ARN pequeños pueden funcionar como reguladores mediante el emparejamiento de bases con ARN diana 
específicos y con proteínas mediante varios mecanismos diferentes . 
 
 
Figura 30. 1: Un ARN regulador es un ARN pequeño con una región monocatenaria que puede emparejarse con una 
región monocatenaria en un ARN diana. 
 
30.2 Las bacterias contienen ARN reguladores 
● Los ARN reguladores de bacterias se denominan ARN pequeños ARNs 
● Numerosos ARNs se unen a la proteína Hfq , lo que aumenta su eficacia. 
● Las repeticiones en tándem se pueden transcribir en potentes ARN antivirales llamados sistema CRISPR / Cas. 
● El ARNm de oxyS activa o reprime la expresión de aproximadamente 40 loci en el nivel postranscripcional 
 
 
Figura 30. 3: OxyS RNA inhibe la traducción de flhA mRNA por apareamiento de bases con una secuencia justo corriente 
arriba del codón de iniciación AUG. 
 
 
 
Figura 30. 2: Los geles de la izquierda muestran que se induce ARN de oxyS en un mutante constitutivo de oxyR . Los 
geles de la derecha muestran que el ARN oxiS se induce dentro de 1 minuto después de agregar peróxido de hidrógeno a 
un cultivo de tipo salvaje. 
 
30.3 Los microARN son reguladores generalizados en eucariotas 
 
● Los genomas eucariotas codifican muchas moléculas de ARN cortas llamadas microARN miARN 
● ARN de interferencia (ARNi) Un proceso mediante el cual los ARN antisentido de nucleótidos cortos (21 a 23), 
derivados de ARN bicatenarios más largos, pueden modular la expresión de ARNm por inhibición o degradación 
de la traducción. 
 
30.4 ¿Cómo funciona la interferencia de ARN? 
● Los microARN regulan la expresión génica mediante el apareamiento de bases con secuencias complementarias en 
los ARNm diana. 
● La interferencia de ARN desencadena la degradación o inhibición de la traducción de ARNm complementarios a 
miARN o ARNip. 
● También puede provocar la activación del ARNm. 
 
Debido a la complejidad del proteoma, el ARNi es responsable de regular una serie de procesos genéticos y de desarrollo 
clave, incluidos los cambios en la estructura de la cromatina, el destino y la proliferación celular y la muerte celular. 
 
 
Estructura del ARNm transcrito in vitro (IVT) y estrategias de modificación de uso común. 
5 cap : Previene la rápida degradación del ARNm por exonucleasas. Media la unión a elF4E Previene la detección inmune 
innata 
ORF: la composición del codón afecta la eficiencia de la traducción 
5 UTR: las 5-UTR de beta-globina mejoran la eficiencia de la traducción 
Cola de poli (A): la longitud influye en la expresión de las proteínas Evita la descomposición y la degradación del ARNm 
El enmascaramiento afecta la traducción 
3 UTR: las 3-UTR de alfa-globina estabilizan el ARNm 
 Las beta-globina 3-UTR mejoran la eficiencia de la traducción 
 El adenilato-uridilato rico en 3-UTR degrada el ARNm y reduce la expresión de proteínas 
 
30.4 ¿Cómo funciona la interferencia de ARN? 
 
 
Figura 30. 7: Mecanismos de silenciamiento génico mediado por miARN.(A) Mecanismos posteriores a la iniciación. Los microARN (miARN; rojo) reprimen la traducción de los ARNm diana 
bloqueando el alargamiento de la traducción o promoviendo la disociación prematura de los ribosomas (caída de los 
ribosomas). 
 
 
(B) Degradación de proteínas cotraduccionales . Este modelo propone que la traducción no se inhibe, sino que la cadena 
polipeptídica naciente se degrada cotraduccionalmente . Se desconoce la proteasa putativa. (CE) Mecanismos de 
iniciación. Los microARN interfieren con un paso muy temprano de la traducción, antes del alargamiento. 
 
 
 
(C) Las proteínas argonauta compiten con eiF4E por unirse a la estructura de la tapa (punto rojo). 
 
(D) Las proteínas argonauta reclutan eiF6, lo que evita que la subunidad ribosómica grande se una a la subunidad 
pequeña. 
 
 
(E) Las proteínas argonauta previenen la formación de la configuración de ARNm de circuito cerrado mediante un 
mecanismo mal definido que incluye la desadenilación . 
 
(F) Desintegración de ARNm mediada por microARN. Los microARN gatillo deadenylation y posterior decapping del 
objetivo mRNA. Proteínas necesarias para este proceso se muestran, incluyendo los componentes de la 
mayor deadenylase complejo ( CAFL , CCR4, y el NO complejo), el decapping enzima DCP2, y 
varios decapping activadores (círculos de color azul oscuro). (Tenga en cuenta que la desintegración del ARNm podría ser 
un mecanismo independiente de silenciamiento, o una consecuencia de la represión de la traducción, 
independientemente de si la represión ocurre en los niveles de iniciación o post-iniciación de la traducción). RISC se 
muestra como un complejo mínimo que incluye una proteína Argonaute (amarillo) y GW182 (azul). El ARNm está 
representado en una configuración de circuito cerrado lograda a través de interacciones entre la proteína de unión 
citoplasmática poli (A) ( PABPC1 ; unida a la cola 3 'poli (A)) y eiF4G (unida a la proteína de unión al casquete 
citoplásmico eiF4E). 
Los genomas de animales y plantas codifican muchos microARN cortos (~ 22 bases) que pueden emparejarse con los 
ARNm diana para regular la expresión. 
- piRNAs Piwi interactuando con ARN) regulan la expresión génica en las células germinales. 
- Los ARNip (pequeños ARN de interferencia) se producen durante una infección por virus y son complementarios a 
los virus y elementos transponibles. 
- Tanto piRNA como siRNA se pueden utilizar para controlar la expresión de elementos transponibles. 
- Los microARN regulan la expresión génica mediante el apareamiento de bases con secuencias complementarias en 
los ARNm diana. 
- Los microARN también pueden promover la formación de heterocromatina. 
 
 
30.5 La formación de heterocromatina requiere microARN 
- Los microARN pueden promover la formación de heterocromatina. 
- ARN polimerasa dependiente de ARN ( componente del complejo RITS que copia el ARNc de heterocromatina que 
luego se usa para silenciar la transcripción de heterocromatina. 
- RITS (silenciamiento transcripcional inducido por ARN) Un complejo que utiliza ARNip monocatenario corto para 
reprimir la transcripción de heterocromatina. 
 
 
30.6 ¿Cómo funciona la interferencia de ARN? 
 
Hey conceptos: 
- Los microARN regulan la expresión génica mediante el apareamiento de bases con secuencias complementarias en 
los ARNm diana 
- La interferencia de ARN desencadena la degradación o inhibición de la traducción de ARNm complementarios a 
miARN o ARNip. También puede conducir a la activación del ARNm. 
- El dsRNA puede provocar el silenciamiento de los genes del huésped. 
 
 
Dos tipos de moléculas pequeñas de ácido ribonucleico (ARN) microARN (miARN) y ARN interferente pequeño (ARNip) 
son fundamentales para la interferencia del ARN . Los ARN son productos directos de los genes, y estos pequeños ARN 
pueden unirse a otras moléculas de ARN mensajero (ARNm) específicas y aumentar o disminuir su actividad, por 
ejemplo, evitando que un ARNm se traduzca en una proteína. La interferencia del ARN tiene un papel importante en la 
defensa de las células contra los virus y transposones de secuencias de nucleótidos parasitarios. También influye en el 
desarrollo. 
 
 
 
 
La cadena polipeptídica se pliega para formar una proteína con una estructura tridimensional compleja. 
 
Tres nucleótidos adyacentes en el ARNm (un "codón") coinciden con tres nucleótidos en un ARNt específico (un 
"anticodón") y el aminoácido transportado por ese ARNt se agrega a la cadena polipeptídica. 
 
Pequeños ARN de interferencia endógenos (ARNip): en muchas plantas, animales y hongos, se pueden producir 
ARN largos de doble hebra en el núcleo y luego procesarlos en ARNip. 
ARNip exógenos: el ARNi puede activarse mediante la liberación de ARN largos de doble hebra . Los métodos de 
administración artificial varían según el tipo de célula a la que se dirige e incluyen vectores virales y no virales. Algunas 
especies, como las moscas y las plantas, usan ARNi como parte de su sistema inmunológico porque el ARN de los virus 
que infectan desencadena una respuesta de ARNi. 
 
 
Escisión para formar un dúplex de ARNip de 21 nucleótidos 
 
Complejo silenciador inducido por ARN (RISC). Este es el complejo Argonaute -small RNA, y también puede incluir otras 
proteínas. 
Escisión del ARNm 
 
Una vez que el ARNm ha sido escindido por RISC, las exonucleasas pueden degradarlo. 
 
 
Los microARN primarios ( pri -miARN) son típicamente transcritos por la ARN polimerasa II. 
 
 
 
Escisión para formar un dúplex de miARN de 21-25 nucleótidos 
 
 
 
Desadenilación y degradación del ARNm 
Inhibición de la traducción 
 
Pequeños ARN silenciadores en el núcleo: varios tipos de ARN pequeños tienen funciones en el núcleo. 
 
Las funciones del ARNi en el núcleo incluyen la participación en la formación de dominios de cromatina que ayudan a 
silenciar la expresión génica. 
Los ARN que interactúan con PIWI ( piRNA ) son un tipo de ARN pequeño que tiene funciones especializadas en los 
núcleos de algunas células. Por ejemplo, participan en el silenciamiento de secuencias de ADN denominadas "elementos 
transponibles". El silenciamiento detiene el movimiento de estas secuencias por el genoma, lo que puede provocar 
mutaciones. 
 
 
 
Ciencia biomédica para abordar la pandemia de COVID 19: estado actual y perspectivas futuras 
 
La enfermedad infecciosa por coronavirus (la pandemia COVID 19 surgió a finales de 2019 provocada por el SARS CoV 2. 
La ciencia y la ingeniería biomédicas se aplican para diseñar y desarrollar métodos de prevención, diagnóstico, 
monitoreo y terapias para enfrentar esta pandemia. 
 
 
Acceso abierto a diseños y patentes 
 
Acceso abierto a patentes e información e intercambio de diseños. 
El acceso eficiente y adecuado a los derechos de propiedad intelectual parece ser fundamental para detener la 
propagación mundial. 
Patentes e investigación 
 
Nuevos inventos: diseños de dispositivos biomédicos lanzados para acelerar la innovación y su bajo costo y producción 
en masa. 
Acceso con permiso de patente por tiempo limitado: acceso gratuito y uso de diseños 3D, software y formulación 
química. 
Bases de datos de acceso abierto: proceso de revisión abreviado. Preprints disponibles de inmediato. Acceso gratuito a 
revistas 
Patentes (u otras formas de protección) : .Acceso restringido y / o uso mantenido de cierta información (por ejemplo, 
desarrollo de vacunas). 
 
Dispositivos biomédicos: 
 
La demanda de equipos de protección alcanzó récords históricos, según la OMS, se necesitan 90 millones de máscaras, 
76 millones de guantes, 30 millones de trajes de bioseguridad y 16 millones de gafas o escudos de fase al mes en todo el 
mundo 
Software (telemedicina ) 
Caretas 
Mascaras 
Bioseguridad 
Unidades 
Respiradores 
EPI impresosen 3D 
Prevención de la infección por COVID 19 utilizando la ciencia biomédica 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Las medidas de distanciamiento social no se han aplicado lo suficientemente rápido o eficientemente para contener y 
detener la propagación global de COVID 19. 
El CDC ha emitido pautas de seguridad, higiene ambiental y prácticas generales de prevención de infecciones para 
garantizar un riesgo mínimo de infección por COVID 19. 
 
Infecciones nosocomiales en centros sanitarios 
 
Una infección nosocomial, también llamada Infección Adquirida en el Hospital (HAI), es una infección que se puede 
adquirir durante la hospitalización e incluye infecciones transmitidas de diferentes fuentes dentro del hospital. 
 
La diferencia entre la transmisión por gotitas y la transmisión aérea: 
 Transmisión por gotitas: la tos y los estornudos pueden propagar gotitas de saliva y moco. 
 Transmisión aérea : pequeñas partículas, posiblemente producidas al hablar, se suspenden en el aire durante 
más tiempo y viajan más lejos. 
 
 
 
 
Descontaminación de superficies 
 
Los desinfectantes y el alcohol no son tan buenos como pensamos 
Los nanomateriales son opciones perfectas para la descontaminación de superficies 
Características antivirales y biocidas Toxicidad mínima 
 
NP AZO: NP de óxido de zinc dopado con aluminio (AZO) ofrecen repelencia al agua además de protección UV. 
NP metálicos: el revestimiento hecho de NP metálicos proporciona protección adicional y mejora la seguridad. 
Nanofibras de seda: producidas mediante electrohilado, las nanofibras proporcionan una barrera física eficaz para el 
paso de virus. 
NP de óxido de cobre: además de ser rentables y fáciles de sintetizar, las NP de CuO poseen formidables propiedades 
biocidas. 
 
Ag NP: exhiben propiedades antisépticas y desinfectantes únicas al interactuar con los enlaces disulfuro de las 
glicoproteínas / proteínas de los patógenos. 
CuO NPs: inactivan virus en superficies debido a la lenta liberación de iones Cu, proporcionando por tanto una actividad 
virucida duradera al recubrimiento. 
NP de TiO2: debido a sus excelentes propiedades biocidas y fotocatalíticas, las NP de TiO2 inactivan virus envueltos y no 
envueltos en diferentes medios y en diversas superficies. 
Grafeno: en combinación con otros nanomateriales, como el óxido de tungsteno, el grafeno desencadena la 
fotodegradación de proteínas virales bajo irradiación de luz visible. 
 
Diagnóstico y biosensores para COVID 19 
 
Métodos serológicos y no serológicos. 
 
Tratamientos para COVID-19 
 
Se han registrado más de 1700 ensayos clínicos relacionados con COVID 19 en todo el mundo. 
Remdesivir es el único fármaco aprobado por la FDA. 
Entre los medicamentos probados, algunos reducen la 
progresión de la infección, mientras que otros mitigan el riesgo de complicaciones. 
Los inhibidores de citocinas como el baricitinib son útiles en algunos casos. 
 
 
Modelado computacional para estructuras relacionadas con COVID e inteligencia artificial 
 
Los modelos computacionales aceleran el desarrollo de nuevos fármacos. 
Nos permiten comprender el mecanismo de acción de los patógenos. 
La inteligencia artificial es útil para predecir el resultado del uso de una droga u otra con modelos matemáticos. 
 
Principales líneas de investigación en vacunas anti-COVID 19 
 
 
 
 
Las glicoproteínas de superficie del SARS-CoV-2 son el objetivo principal para el desarrollo de vacunas. Uno de los 
objetivos principales de las vacunas COVID 19 humanas es provocar una fuerte respuesta inmune humoral contra la 
proteína S. 
 
 
 
Vacunas vectoriales virales 
Vacunas que contienen virus diseñados para transportar genes de coronavirus. Algunas vacunas de vectores virales 
entran en las células y hacen que produzcan proteínas virales. Otros vectores virales 
se replican lentamente , transportando proteínas de coronavirus en su superficie. 
 
 
 
Vacunas a base de proteínas 
Vacunas que contienen proteínas de coronavirus pero no material genético. Algunas vacunas contienen proteínas 
completas y otras contienen fragmentos de ellas. Algunos empaquetan muchas de estas moléculas en nanopartículas. 
 
 
 
Vacunas de coronavirus inactivadas o atenuadas 
Vacunas creadas a partir de coronavirus debilitados o coronavirus que han sido eliminados con productos químicos. 
 
 
 
Cómo funcionaría la vacuna de ARN 
 
Los científicos toman parte del código genético del virus o ARN, que le dice a las células qué deben construir y las 
recubren con un lípido para que puedan ingresar a las células del cuerpo. 
 
Esto se inyecta en el paciente. 
La vacuna ingresa a las células y les dice que produzcan las proteínas de pico de coronavirus. 
Esto hace que el sistema inmunológico produzca anticuerpos y active las células T para destruir las células infectadas. 
 
Si el paciente se encuentra con el coronavirus, los anticuerpos y las células T se activan para combatir el virus. 
 
 
 
Pfizer y moderna 
 
Vacunas que liberan uno o más genes propios del coronavirus para provocar una respuesta inmunitaria. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Una nueva variante: 
Una serie de pequeñas mutaciones encontradas en muchas muestras británicas del coronavirus pueden ayudar a que el 
virus se acelere más fácilmente. La variante del coronavirus se conoce como B.1.1.7 
 
 
 
Diseño y fabricación de ARNm terapéutico 
 
 
 
Mecanismos de la era de la vacuna de ARNm, plataforma de fármacos y prospección clínica 
 
 
 
1. El dogma central 
Nuestro genoma opera enviando información del ADN bicatenario en el núcleo, a través del ARNm monocatenario, para 
guiar la síntesis de proteínas en el citoplasma. 
 
2. El experimento 
 
 
2. El experimento 
El ARN que lleva el código de una proteína muscular se inyecta en el gusano C. elegans. El ARN monocatenario no tiene 
ningún efecto. Pero cuando se inyecta ARN de doble hebra, el gusano comienza a contraerse de manera similar a los 
gusanos que portan un gen defectuoso para la proteína muscular. 
 
 
4. Varios procesos en la célula usan ARNi. 
a) Cuando un virus de ARN infecta la célula, inyecta su genoma que consiste en ARN bicatenario. La interferencia 
del ARN destruye el ARN viral, evitando la formación de nuevos virus. 
b) La síntesis de muchas proteínas está controlada por genes que codifican microARN. Después del procesamiento, 
el microARN evita la traducción del ARNm a proteína. 
c) En el laboratorio de investigación, las moléculas de dsRNA se hacen a medida para activar el complejo RISC para 
degradar el mRNA de un gen específico. 
 
 
 
Transcripción in vitro de ARNm y activación de la inmunidad innata 
 
 Mecanismo de acción de las vacunas de ARNm 
 
 
Estructura del ARNm transcrito in vitro (IVT) y estrategias de modificación de uso común. 
 
 
Se están evaluando activamente dos categorías de construcciones de ARNm 
 
 
Vacunas antitumorales personalizadas basadas en ARNm 
 
 
Estrategias para optimizar la farmacología del ARNm 
Actualmente se utilizan varias tecnologías para mejorar los aspectos farmacológicos del ARNm. Las diversas 
modificaciones de ARNm utilizadas y su impacto se resumen a continuación. 
• Los análogos sintéticos de la tapa y las enzimas de protección estabilizan el ARNm y aumentan el factor 
de iniciación de la traducción de proteínas 4E (EIF4E) 
• Los elementos reguladores en la región 5 no traducida (UTR) y la 3´-UTR estabilizan el ARNm 
y aumentan la traducción de proteínas 
• La cola de poli (A) estabiliza el ARNm y aumenta la traducción de proteínas 
• Los nucleósidos modificados disminuyen la activación inmune innata y aumentan la traducción 
• Técnicas de separación y / o purificación: el tratamiento con RNasa III y la purificación por 
cromatografía líquida de proteínas rápidadisminuyen la activación inmune y aumentan la traducción 
• La optimización de secuencias y / o codones aumenta la traducción 
• Modulación de las células diana: la co-entrega de factores de iniciación de la traducción y otros métodos 
altera la traducción y la inmunogenicidad 
Detección inmune innata de las vacunas de ARNm. 
 
 
 Principales métodos de entrega para vacunas de ARNm 
 
 
 
 
 Consideraciones para efectividad de una vacuna de ARNm inyectada directamente 
 
 
 
Aplicaciones de ARNm 
• Edición del genoma (CRISPR / Cas9), nucleasas de dedos de zinc, TALEN 
• Reemplazo de genes 
• Inmunobiología 
- Células CAR-T 
- Vacunas para enfermedades infecciosas 
- Vacunas contra el cáncer personalizadas 
- Desactivar inhibidores de puntos de control 
- ARN autorreplicante ( por ejemplo, alfavirus) 
 
 
 
¿Por qué utilizar ARNm? 
• Sin riesgo de mutagénesis insercional 
- El ensayo de Lentivirus SCID en Europa resultó en una inserción cerca de un protooncogén y causó 
leucemia. 
- Desde esta tragedia, la inserción de ADN ha sido un gran problema de seguridad. 
• Los vectores plasmídicos y virales pueden provocar respuestas inmunes innatas y adaptativas 
• El ARNm puede transfectar células difíciles de transfectar que no se someten a división celular porque el 
objetivo es el citoplasma. 
• algunas aplicaciones se benefician de la expresión transitoria 
 
 
Consideraciones y desafíos del diseño de ARNm 
 
• Construcción y linealización de plantillas 
• Transcripción in vitro / DNasa 
 
- Muchos incluyen co-transcripcionalmente agregado 
• Modificación postranscripcional de ARNm 
 
- Protección enzimática si no se añade cotranscripcionalmente 
- 2´-o-metilación para formar la tapa 1 
- Colas de Poly A si no están codificadas en la plantilla 
• Purificación 
• Tratamiento y repurificación de fosfatasa opcional 
• Ensayos en proceso 
• Filtración esterilizada 
• Ensayos finales de llenado y liberación 
Plantilla de plásmido 
 
 
• Sin endotoxinas 
• Resistente a la kanamicina 
• las etiquetas de epítopo pueden ser indeseables 
• ¿Se requiere un GMP un plásmido? 
• Banca celular 
• Considere el suministro de plásmidos temprano 
 
 
Síntesis de ARNm por transcripción in vitro 
 
1. T7 ARN polimerasa 
2. Plantilla de transcripción 
3. NTP estándar y / o modificados 
4. Análogos de tapa (opcional) 
5. Fosfatasa inorgánica (opcional) 
6. Inhibidor de RNasa (opcional) 
 
 
 
Las células contienen sensores para ácidos nucleidos extraños . 
 
 
• Toll-like 3, 7 y 8 reconocido ARN monocatenario y bicatenario ( dsRNA) en endosomas 
• Los receptores citosólicos reconocen: 
- dsRNA (PKR y MDA 5) 
- ARN tapado incorrectamente 
- DNA termina ( Cgas / STING) 
 
 
Estrategias para evitar la estimulación inmunológica innata 
• Modificación química del ARNm 
• Optimización de secuencia 
• Uso de purificación de estructura endógena Cap 1 para eliminar ARN bicatenario 
Modificación química del ARNm 
Escóndelo de los sensores inmunes innatos 
Modificación de ARNm con pseudouridina : 
- Reducción de binfing a sensores inmunes innatos in vitro 
- Toxicidad reducida 
- Expresión prolongada en células cultivadas e in vivo 
- Las modificaciones más populares son pseudoridina , N1 -metilseudouridina y 5'-metoxiuridina 
 
 
La estructura del casquete endógeno está metilada Cap 1 
 
 
 
 
Plantilla de poli A en plantilla de transcripción 
• Poly A taill es un reloj para la estabilidad del ARN 
• Los plásmidos que contienen tramos largos de poli A son inestables en bacterias 
- 80 ya que son generalmente estables en bacterias 
- los ARNm con colas más cortas pueden tener menor actividad 
- Esto puede ser aceptable en algunas aplicaciones. 
- El enfoque más asequible 
 
Cola de Poly A añadida con polimerasa de Poly A 
• Las colas de poli A más largas se pueden aderezar con polimerasa de poli A 
• La polimerasa Poly S produce una distribución de las longitudes de la cola de la poli A 
• Debe establecerse la reproducibilidad de la longitud de la cola de poli A entre lotes 
• La longitud de poli A se puede evaluar mediante un ensayo cuantitativo de longitud de poli A tali 
 
purificación de ARNm 
• Se requiere purificación para eliminar: 
- sales 
- NTP 
-cap análogos 
- proteínas 
- productos de ARNm truncado 
- ADN residual 
- ARN bicatenario 
• Los enfoques tradicionales incluyen la purificación o precipitación con membranas de sílice 
• Purificación escalable en quizás la parte más difícil del proceso de ingeniería 
 
Opciones de purificación de ARNm 
• La purificación de la membrana de sílice no es automatizable ni escalable 
• La producción comercial de biomolecuel se basa en la cromatografía de procesos 
• TriLink ha desarrollado dos métodos de purificación de ARNm por cromatografía 
- LC-Aislamiento 
* elimina proteínas residuales, ADN y NTP 
* altamente escalable 
- HPLC de fase inversa (RP-HPLC) 
 * decrese ARN bicatenario 
 * enriquece para Mrna de larga duración 
 * secuencias más largas más difíciles de purificar 
 
Purificación por P-HPLC: produce un ARNm de luciferasa más homogéneo 
 
P
Purificación por RP-HPLC: ARN bicatenario ces según lo evaluado por Slot Blot 
 
 
Escalabilidad 
• La fabricación actual es de ugrms a varios gramos 
- La fabricación de kilogramos debe ser fácilmente alcanzable 
• Eficiencia de capital y velocidad de la infraestructura y los procesos de fabricación compartidos en todos los 
productos de ARNm 
• La innovación en las herramientas, técnicas, procesos, equipos y estrategias ascendentes y descendentes que 
se necesitan para fabricar y escalar la producción de productos biológicos generalmente ha seguido el ritmo de 
los requisitos de fabricación de ARNm. 
Ensayos de liberación final y en proceso 
• Eficacia de taponado / metilación 
• ARN bicatenario 
• Longitud de la cola Poly A 
• Proteína residual 
• Plásmido residual 
• Contaminación por ARNasa / DNasa 
• UV 260/280 
• Concentración por espectrofotometría 
• Identidad 
• pH 
• pureza 
• endotoxina 
• biocarga 
• esterilidad 
• apariencia 
• osmolalidad 
• prueba funcional 
• solventes residuales 
nota importante: la cantidad requerida para la liberación final y las muestras de retención pueden exceder la 
cantidad necesaria para el estudio real. 
 
Termostabilidad del ARNm 
• Las pruebas exhaustivas de almacenamiento de ARNm han demostrado una buena estabilidad en formas 
líquidas, tanto cuando el producto está refrigerado como congelado 
• en forma liofilizada, una vacuna de ARNm puede permanecer estable hasta por 24 meses a temperatura 
ambiente y por períodos más cortos a medida que aumenta la temperatura de almacenamiento. 
• Además, el ARNm puede soportar una cierta cantidad de múltiples ciclos de congelación-descongelación y 
retener la actividad. 
 
 
 
 
 
Figura 1. Estructura general del ARNm modificado químicamente ( cmRMA ). La modificación aumenta la 
estabilidad, disminuye la inmunogenicidad y, en algunos casos, aumenta la eficiencia de la traducción. Los 
componentes típicos de un cmRNA incluyen, con estructura de capuchón de 7-metilguanpsina (m7G) 
codificadora de colores (5´-UTR y 3´-UTR) normalmente derivada de mRNA de β -globina. Marco de lectura 
abierto, secuencia de codificación del gen de interés, que contiene codones optimizados y / o nucleótidos 
modificados químicamente. Cola poliadenilada (cola poli [A]), tramo de 100-200 nucleótidos de adenina. 
Aplicación de ARNm en ingeniería celular y tisular 
 
 
Entrega no invasiva y dirigida de mRNA modificados químicamente ( cmRNA ) in vivo 
 
 
 
 
 PfizerModerna 
Acceso australiano 10 millones de dosis 
ordenadas; disponible a 
principios / mediados de 
2021 
No existe un trato directo; acceso posible 
a través de COVAX, un acuerdo de 
colaboración global 
Eficacia 90% 94,5% 
Dosis 2 inyecciones con 21 días 
de diferencia 
2 inyecciones con 28 días de diferencia 
Microgramos de 
ARNm 
30 microgramos 100 microgramos 
Efectos secundarios Dolores y fiebre Fatiga, dolores de cabeza y dolores 
musculares. 
Almacenamiento -70 C -20 C hasta 6 meses 
Costo $ 19.50 la dosis $ 32 a $ 37 la dosis 
 
Laboratorio 6. CRISPR cas : una nueva herramienta de edición del genoma 
La edición genética utiliza vías de reparación del ADN 
 
 
 
Introducción ... 
• La edición del genoma , o edición del genoma con nucleasas manipuladas ( GEEN ) es un tipo de 
ingeniería genética en el que el ADN se inserta, reemplaza o elimina de un genoma utilizando nucleasas 
diseñadas artificialmente o "tijeras moleculares". 
 
• Las nucleasas Crean específicos de doble filamento se rompe (DSBs) en lugares deseados en 
el genoma y aprovechar la de células endógenas mecanismos para reparar la rotura inducida 
por naturales procesos de homólogo de recombinación (HR) y no homóloga unión de extremos (NHEJ). 
 
¿Por qué editar el genoma ? 
 
✓Para comprender la función de un gen o una proteína, se interfiere de una manera específica de secuencia y 
monitorea sus efectos en el organismo. 
✓ En algunos organismos, es difícil o imposible realizar un sitio específico mutagénesis, y por lo tanto deben 
utilizarse métodos más indirectos, como silenciar el gen de interés por interferencia de ARN corto (ARNip). 
✓ Pero, en ocasiones, la alteración genética por ARNip puede ser variable o incompleta. 
✓ Nucleasas como CRISPR pueden cortar cualquier posición objetivo en el genoma y introducir una 
modificación de las secuencias endógenas de genes que son imposible de apuntar específicamente usando ARNi 
convencional. 
Edición del genoma usando nucleasas específicas del sitio 
 
 
CRISPR - Sistemas Cas 
• Son la parte del sistema inmunológico bacteriano que detecta y reconocer el ADN extraño y escindirlo. 
1.EL CRISPR (repeticiones palindrómicas cortas agrupadas regularmente interespaciadas) loci 
2.Las proteínas cas (asociadas a CRISPR) pueden apuntar y escindir el ADN invasor en un secuencia - manera 
específica. 
✓ La matriz ACRISPR está compuesta por una serie de repeticiones espaciadas por secuencias de marcapasos 
adquiridas de genomas invasores . 
 
 
 
 
 
 
 
Sistema CRISPR 
Identificación de genes asociados con repeticiones de ADN en procariotas 
 
 
La secuencia intermedia de repeticiones procarióticas espaciadas regularmente se deriva de elementos genéticos 
extraños 
 
 
 
s 
 
 
 
 
Sistema de Inmunidad Adquirida 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
¿Qué es CRISPR / Cas? 
 
 
 
 
 
 
 
 
CRISPR (repeticiones palindrómicas cortas agrupadas regularmente interespaciadas): palindrómica repetida 
secuencias de ADN en procariotas; Las secuencias de ADN espaciadoras únicas que coinciden con el ADN 
extraño son 
encontrado entre cada repetición 
▪ Cas (proteína asociada a CRISPR): enzimas necesarias para identificar y cortar la secuencia de ADN objetivo 
 
 
 
• CRISPR / Cas: forma de inmunidad adquirida en procariotas que confiere resistencia a elementos genéticos 
extraños 
• CRISPR / Cas9: versión simplificada y programable de CRISPR / Cas modificada para editar genomas 
 
Cómo funciona el sistema CRISPR / Cas9 
 
 
 
sgRNA (single guide RNA): molécula de ARN sintético que contiene el componentes necesarios para apuntar a 
la (s) secuencia (s) de ADN genómico deseadas y para complejo con una proteína Cas 
 
 
▪ Cas9: una proteína de endonucleasa Cas que puede escindir casi cualquier secuencia de ADN complementario 
a su ARN guía 
 
 
 
 
 
 
 
 
Aplicaciones potenciales de CRISPR 
 
Investigación biomédica : estamos creando nuevos modelos animales para comprender las enfermedades y 
ayudar en el descubrimiento de fármacos 
Agricultura: podemos editar los genes de los cultivos para hacerlos más sabrosos, más nutritivos, resistentes 
a patógenos o más resistentes a condiciones ambientales extremas. 
Impulsores genéticos : en lugar de modificar un solo organismo, podríamos modificar una especie entera 
Nuevos antibióticos y antivirales: podríamos utilizar este sistema para erradicar bacterias y virus específicos 
Nuevas herramientas para detener las enfermedades genéticas: podríamos editar el genoma humano 
para eliminar enfermedades genéticas como la enfermedad de Huntington, la anemia de células falciformes o la 
fibrosis quística 
Diseñadores humanos: algún día podríamos editar el genoma humano para eliminar enfermedades o seleccionar 
para los rasgos deseables. 
 
 
Componentes de CRISPR 
 
1. Protospacer adyacente motivo (PAM) 
2. CRISPR-RNA ( crRNA ) 
3.-trans activar crRNA ( tracrRNA ) 
 
Diferentes sistemas CRISPR-Cas en inmunidad adaptativa bacteriana 
 
Clase 1- tipo I (CRISPR-Cas3) y tipo III (CRISPR-Cas10) 
➢ utiliza varias proteínas Cas y el crRNA 
Clase 2- tipo II (CRISPR-Cas9) y tipo V (CRISPR-Cpf1) 
➢ Emplear una proteína Cas-9 de un solo componente grande junto con crRNA y tracerRNA . 
 
 
Diferentes proteínas Cas y su función 
 
 
 
¿Cuál es la secuencia PAM para CRISPR y dónde está? 
Los mecanismos CRISPR-Cas9 reconocen dianas de ADN que son complementarias a una secuencia corta de 
CRISPR ARN (crRNA). La parte de la secuencia de crRNA que es complementaria a la secuencia objetivo se 
conoce como espaciador. Para que Cas9 funcione, también requiere un motivo adyacente de protoespaciador 
específico (PAM) que varía según la especie bacteriana del gen Cas9. La nucleasa Cas9 más comúnmente 
utilizada, derivada de S. pyogenes, reconoce una secuencia PAM de NGG que se encuentra directamente cadena 
abajo de la secuencia diana en el ADN genómico, en la hebra no diana. 
 
 
 
 
 
 
Acción de CRISPR 
 
✓El CRISPR inmunológico sistema funciona para proteger a las 
bacterias de repetidas viral ataque a través de tres básicas pasos: 
 
(1) Adaptación 
 
(2) Producción de ARN cr 
 
(3) Orientación 
 
Estructura de la proteína cas9 
 
 
Estructura de crRNA 
 
 
 
 
 
 
ELIMINACIÓN BASADA EN CRISPR / CAS9 DEL GEN DE LA FITOENO DESATURASA (PDS) EN 
POPULUS TOMENTOSA 
 
 
¿Qué hace que el sistema CRISPR sea la tecnología de ingeniería del genoma ideal? 
 
 
Ejemplos de cultivos modificados con tecnología CRISPR 
 
 
 
Protocolo general para CRISPR 
1. Seleccionar diana genómica 
a. Secuencia de 20 pb seguida de PAM (NGG) 
b. Utilice herramientas en línea para minimizar la desviación 
2. Diseño sgRNA 
a. El ARNg se expresa utilizando un pequeño promotor de ARN, como U6p o U3p 
b. El primer nucleótido de la secuencia guía es una “G”, si se usa U6p, o una “A”, si se 
usa U 3p. 
c. La secuencia de la guía debe coincidir con el objetivo, a excepción de los primeros 
nucleótidos (5 'G o A) que no tienen que coincidir 
3. Ensamblar la construcción Cas9 / sgRNA 
 
 
4. Entregar a las plantas 
a. Transformación de protoplastos 
b. Transformación de Agrobacterium 
c. Bombardeo de callos 
5. Regenerar y seleccionar plantas transgénicas para eventos de edición de genes 
 
 
 
Aplicación en agricultura 
 
➢Puede usarse para crear un alto grado de variabilidad genética en un lugar preciso en el genoma de las 
plantas de cultivo. 
➢Herramienta potencial para el estudio genético multiplexado inverso y 
directo.➢Integración precisa de transgenes en loci 
específicos. 
➢Desarrollar rasgos de resistencia biótica y abiótica en plantas de 
cultivo. 
➢Herramienta potencial para desarrollar variedades de cultivos resistentes a 
virus. 
➢Se puede utilizar para erradicar especies no deseadas como malezas resistentes a herbicidas, plagas de 
insectos. 
➢Herramienta potencial para mejorar cultivos poliploides como papa y 
trigo. 
 
 
Entendiendo CRISPR 
Explicación de la edición de genes CRISPR 
 
El sistema CRISPR (repeticiones palindrómicas cortas agrupadas, regularmente interespaciadas): evolucionó en 
los microbios como mecanismo de defensa para proteger contra los fagos invasores. Este sistema es la base de un 
conjunto de herramientas de edición de genes que están permitiendo avances en una amplia gama de intereses de 
investigación, desde la salud y el diagnóstico hasta la agricultura y la energía. 
La edición de genes es un cambio específico y dirigido a una secuencia de ADN e implica la adición, eliminación 
o modificación del ADN. El sistema CRISPR logra la edición de genes a través de dos componentes principales: 
 
1. un ARN guía (ARNg). 
2. una nucleasa de origen bacteriano (p . Ej . Cas9 ). 
 
El gRNA es una secuencia de RNA específica diseñada para 
reconocer y dirigir la nucleasa a la región de ADN diana y consta de dos partes: CRISPR 
ARN (crRNA) y crRNA trans-activador ( tracrRNA ). El crRNA es una secuencia de 17-20 nucleótidos 
complementaria al ADN diana y por lo tanto varía dependiendo del gen diana. En contraste, el tracrRNA es una 
secuencia invariable que sirve como andamio que une la nucleasa Cas al crRNA. 
 
Los primeros sistemas de edición CRISPR utilizaron una de dos partes gRNA complejo que consta de un crRNA 
y separada tracrRNA , pero ahora es estándar para usar un enfoque único gRNA (sgRNA), que combina la crRNA 
y la tracrRNA en una molécula de ARN. La Figura 1 muestra el esquema general del complejo de edición de 
genes CRISPR. 
 
 
 
Figura 1. Diagrama esquemático del sistema de edición de genes CRISPR que muestra los diferentes tipos de 
ARNg sintético para CRISPR. 
 
Crédito: SigmaAldrich.com/CRIS 
 
 
Mecanismo de edición de genes CRISPR 
Los dos dominios de nucleasa funcionan al unísono para crear la rotura de doble hebra (DSB), que se produce 
tres nucleótidos corriente arriba de la PAM. 
Reparación de DSB 
Una vez que la nucleasa escinde el ADN, la maquinaria de reparación del ADN celular nativo intenta reparar el 
DSB a través de uno de dos mecanismos: 
1. Unión de extremos no homólogos (NHEJ). 2. reparación dirigida por homología (HDR). 
Gene Knockout a través de NHEJ 
NHEJ tiende a ser el principal mecanismo de reparación de DSB celular. Puede introducir errores de inserción o 
deleción (indel) en el ADN cuando los extremos del ADN se vuelven a ligar en ausencia de una plantilla de 
ADN homóloga. Los indeles que dan lugar a mutaciones de desplazamiento de marco y codones de parada 
prematuros pueden producir una mutación de pérdida de función (LOF), y este es el medio principal por el cual 
CRISPR se utiliza para interrumpir (knockout) un gen. 
Gene Knock-In a través de HDR 
CRISPR puede utilizar HDR para realizar el reemplazo y la expresión de una secuencia genética específica 
(knock-in). Además de los componentes principales de CRISPR, la edición de CRISPR mediada por HDR 
requiere una plantilla de donante de ADN que contenga la nueva secuencia deseada flanqueada por regiones de 
homología. La introducción de esta plantilla de donante, junto con los componentes CRISPR, permite a las 
células reparar el DSB mediante recombinación homóloga. El resultado es la incorporación de la nueva 
secuencia en el gen diana. 
 
 
 
Figura 2. Las DSB mediadas por nucleasas se reparan utilizando la maquinaria de reparación del ADN celular 
nativo mediante NHEJ o HDR. 
 
 
Diseño y ejecución de CRISPR 
Diseño de ARN guía (gRNA) 
Diseñar ARNg efectivos, que permitan una edición eficiente y minimicen los efectos no deseados fuera 
del objetivo , implica la consideración de múltiples elementos. 
 
Presencia de un motivo PAM 
Las nucleasas CRISPR requieren PAM para escindir su ADN objetivo. Por tanto, un PAM específico para 
la nucleasa utilizada debe estar presente inmediatamente aguas abajo del sitio de unión del ARNg pretendido . 
 
Contenido de GC 
El contenido de GC de los gRNA puede afectar la actividad del complejo CRISPR . Los contenidos de GC 
demasiado bajos o demasiado altos pueden provocar una disminución de la actividad. [2,3] Un contenido de GC 
del 40-60% es óptimo para los gRNA. [2] 
 
Accesibilidad a la cromatina 
La accesibilidad a la cromatina es un determinante significativo de la unión del sgRNA in vivo, y la unión 
exitosa ocurre con mayor frecuencia en regiones de ADN con cromatina abierta. [4] 
 
Ubicación del objetivo 
La generación exitosa de una mutación LOF requiere que el gRNA se dirija a un exón que es esencial para la 
función de la proteína 
. 
Complementariedad fuera del objetivo 
Las secuencias de ARNg ideales son exclusivas del ADN diana . Sin embargo, los ARNg aún pueden unirse a 
otras regiones, incluso si la complementariedad no es del 100 %. Cuando sea posible, seleccione gRNA con al 
menos 3 pares de bases de desajuste de cualquier otra secuencia de gRNA en el genoma. 
 
 
Adquirir ARNg CRISPR prediseñados 
Nuestros ARN guía son ARNg CRISPR prediseñados garantizados que se dirigen a una variedad de genes 
humanos y de ratón. 
 
 
Herramientas de diseño CRISPR 
 
Diseño CRISPR 
La herramienta de diseño CRISPR permite la creación de gRNA personalizados contra genes, microRNA y 
ARN largo no codificante utilizando información del genoma de 25 especies diferentes. 
 
 
Búsqueda fuera de destino 
Determinar si los ARNg diseñados tienen sitios de unión potenciales distintos del ADN objetivo reduce los 
efectos fuera del objetivo de los ARNg personalizados. 
 
Diseño de donantes 
La creación de ADN del donante permite a CRISPR generar genes knock-ins precisos. 
 
 
 
Consideraciones al elegir el formato Cas9 
 
 
Hay tres formatos principales para entregar nucleasas CRISPR: 
1. Plásmido de ADN 
2. ARNm. 
3. RNP (ribonucleoproteína ). 
 
Al seleccionar un formato de entrega CRISPR, es esencial considerar el método de transfección que se utilizará, 
la eficiencia, el costo, la especificidad, si desea una expresión transitoria o estable y cómo 
la entrega será validada. 
Los métodos transitorios