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RANDY MEJÍAS GONZÁLEZ CICLO CELULAR, GENOMA Y TRANSCRICCIÓN… 1 CICLO CELULAR: Secuencia periódica de eventos que experimenta la célula al pasar de una generación a la siguiente. Fases: 1- M= se produce la división celular. 2- Interfase=3 etapas: S en la que se produce la duplicación del ADN (replicación), G1, entre M y S, donde ocurre la preparación de la célula para la fase S, G2, entre S y M, donde se prepara la célula para la fase M. En organismos superiores es frecuente encontrar células especializadas que no se dividen o lo hacen raramente. En estos casos, luego de M la célula entra en una fase denominada G0 en la que se encuentra en un estado metabólico basal; así, para poder dividirse tiene que entrar en G1. En organismos superiores, la duración de M y S es prácticamente constante, por lo que las variaciones en la duración total del CC se producen en G1 y G2. Dos grandes complejos enzimáticos controlan la progresión del ciclo celular. Uno de ellos es el sistema ubiquitina proteasoma. El otro es el de las kinasas dependientes de ciclinas y las ciclinas acompañantes de cada una de las kinasas. Las kinasas dependen de las ciclinas, porque éstas son las que determinan la especificidad de sustrato. La representación ilustra que el centro activo se forma en parte por la kinasa y en parte por la ciclina. Una misma kinasa puede fosforilar sustratos diferentes si se asocia a varias ciclinas. Como todas las quinasas, las Cdk transfieren fosfato desde el ATP hacia grupos hidroxilos (en este caso de serina o treonina) de las proteínas que sirven de sustratos. Las ciclinas deben su nombre al hecho de que su concentración varía cíclicamente durante la vida de la célula. Las concentraciones de las Cdk se mantienen constante durante toda la vida de la célula pero solamente son activas cuando existe la ciclina con la cual forman pareja Cada tipo de ciclina se asocia con un o dos de las Cdk como se muestra en la lámina. Por lo tanto cada Cdk solamente estará activa en un periodo del ciclo. Debajo la distribución de los complejos ciclina/Cdk en cada fase del ciclo celular. RANDY MEJÍAS GONZÁLEZ CICLO CELULAR, GENOMA Y TRANSCRICCIÓN… 2 Sistema de las ciclinas y sus quinasas El sistema de las ciclinas y sus quinasas acompañantes está formado esencialmente por cuatro familias de proteínas: las ciclinas, las quinasas dependientes de ciclinas, los inhibidores de las quinasas y las fosfoproteínas fosfatasas. Las ciclinas son un grupo de proteínas con relativo bajo peso molecular, que pueden ser consideradas como el componente principal de estos mecanismos reguladores. Su nombre deriva de que su concentración varía en forma cíclica durante el ciclo celular. En un momento determinado su síntesis es estimulada y su concentración aumenta de manera brusca en la célula, pero momentos después se degradan a gran velocidad y su concentración intracelular disminuye. Por ejemplo, la ciclina D comienza a sintetizarse a mediados de la fase G1 y su concentración se incrementa notablemente mientras el ciclo progresa por esta etapa, pero en la transición hacia la etapa S se degrada, de manera que al final de esta etapa su concentración intracelular es casi cero. Las ciclinas funcionan como las subunidades reguladoras de las proteínas quinasas, dependientes de ciclinas Cdk (del inglés, cyclin-dependent kinases). Cuatro son las ciclinas que intervienen en el ciclo celular: A, B, D y E. Variación de la concentración de ciclinas durante el ciclo celular. Se muestra cómo la concentración de cada una de las principales ciclinas fluctúa durante el ciclo celular. En todos los casos la concentración aumenta rápidamente en un momento, debido al incremento de la síntesis. Se alcanza un nivel máximo cuya duración es diferente para cada una y después ocurre un rápido descenso, debido a la degradación de estas proteínas. Sin embargo, la concentración de las quinasas dependientes de ciclinas (Cdks) se mantiene invariable durante todo el ciclo. Como las quinasas son inactivas en ausencia de ciclinas, en cada etapa del ciclo su especificidad será diferente, en dependencia de la ciclina a la cual está unidad RANDY MEJÍAS GONZÁLEZ CICLO CELULAR, GENOMA Y TRANSCRICCIÓN… 3 Las quinasas dependientes de ciclinas, Cdk son enzimas que transfieren un grupo fosfato del ATP hacia residuos de serina o treonina de proteínas sustratos. La unión con las ciclinas es imprescindible para su funcionamiento y de ahí su nombre, pues las ciclinas no solo provocan la activación de la enzima, sino que determinan su especificidad de sustrato. Las Cdk resultan reguladas por varios mecanismos, en primer lugar la unión a las ciclinas, y también por ciclos de fosforilación y desfosforilación. La enzima mejor estudiada es la Cdk2 y las posiciones de los aminoácidos se refieren a ellas. Las Cdk presentan tres sitios de fosforilación: uno en la treonina 14 (T14), otro en la tirosina 15 (Y15) y el tercero en la treonina 161 (T161). La fosforilación de los dos primeros sitios tiene efecto inhibitorio, mientras que la del tercero es activante. Las quinasas Wee y Myt1 fosforilan específicamente en T14 y Y15, mientras que estas posiciones son desfosforiladas para la fosfoproteína fosfatasa Cdc25. La fosforilación en T161 se realiza por la quinasa activadora de la Cdk2, CAK (del inglés, Cdk activating kinase), cuya subunidad catalítica es la Cdk7 y la reguladora es la ciclina H. La desfosforilación en este sitio es catalizada por la fosfatasa asociada con las quinasas, KAP. A diferencia de las ciclinas, las Cdk se sintetizan de forma constitutiva durante todo el ciclo celular, pero son inactivas, a menos que se encuentren unidas a un tipo particular de ciclinas. Entre las fosfoproteínas fosfatasas que participan en el ciclo, la más conocida es la Cdc25, que cataliza la hidrólisis de los enlaces ésteres fosfóricos de la Cdk2 en T14 y Y15. Otras fosfatasas menos específicas también intervienen. Los inhibidores de las quinasas dependientes de ciclina (CDI) son un grupo de proteínas cuyas masas moleculares se encuentran en el rango de 15 a 30 kD, y los hay con elevado grado de especificidad y otros menos específicos. Sistema de la ubiquitina y el proteasoma Se trata de un sistema que interviene en numerosos procesos celulares mediante la proteólisis selectiva y específica. El sistema funciona en dos etapas: en la primera, la ubiquitina se une a un residuo de lisina de la proteína a degradar; en la segunda, la proteína marcada con la ubiquitina es degradada por el proteasoma. La marca con la ubiquitina se produce en tres etapas. La primera es la unión de la ubiquitina al centro activo de la enzima activadora de ubiquitina (E1). Esta unión requiere de ATP y se forma un enlace tioéster entre el carboxilo de la glicina última de la ubiquitina y un grupo sulfihidrilo del centro activo de la enzima. En la segunda etapa, se transfiere la ubiquitina desde la E1 hacia la enzima conjugante de ubiquitna (E2), también mediante un enlace tioéster. Al contrario de las E1, estas enzimas son más numerosas. Por último la ubiquitina ligasa (E3) RANDY MEJÍAS GONZÁLEZ CICLO CELULAR, GENOMA Y TRANSCRICCIÓN… 4 transfiere la ubiquitina desde E2 hacia la proteína sustrato y la une a un residuo de lisina. Posteriormente, la E4 transfiere otra molécula de ubiquitina hacia la lisina 48 de la primera ubiquitina, después otro hacia la segunda y así sucesivamente hasta formar una cadena de poliubiquitina. Se ha demostrado que cuatro ubiquitinas son suficientes para que la proteína sea reconocida por el proteasoma. Es la ubiquitina ligasa (E3) la que determina la especificidad de sustrato y se encuentra en gran número en las células Dos complejos multiproteínicos con actividadde ubiquitina-ligasa (E3) intervienen en la regulación de la progresión del ciclo celular, estos son el complejo SCF y el complejo promotor de la anafase APC. La acción consecutiva e interrelacionada hacen progresar el ciclo celular por sus diferentes etapas. El ciclo al nivel molecular A mediados de la etapa G1 y como respuesta a la estimulación de la célula por factores de crecimiento, comienza a incrementarse la síntesis de la ciclina D, la cual se une a la Cdk4 (o la Cdk6) y cataliza la fosforilación de Rb. La proteína Rb, al ser fosforilada, se separa de E2F y este estimula la transcripción de los genes implicados en la replicación del ADN. En la transición entre G1 y S, la ciclina D es degradada por el complejo SCFSkp2. Ya al final de G1 había comenzado la síntesis de la ciclina E, que alcanza su concentración máxima precisamente al comienzo de S. La ciclina E forma complejo con la Cdk2 que fosforila proteínas relacionadas con el comienzo de la replicación del ADN. Al comenzar la fase S, la ciclina E es degradada por el complejo SCFCdc4. Se incrementa entonces la síntesis de la ciclina A, que forma un complejo con la Cdk2 que cataliza la fosforilación de E2F, con lo cual se suprime la síntesis de las proteínas replicativas. En el tránsito de S a G2 comienza a incrementarse la concentración de la ciclina B. Los complejos formados por la Cdk1 con la ciclina B se conocen como factor promotor de la mitosis (MPF). Varias son las proteínas nucleares fosforiladas por los complejos ciclina A/Cdk2 y ciclina B/Cdk1 que hacen progresar la mitosis hasta la metafase. Al llegar a la metafase, las ciclinas A y B son degradadas por el APCCdc20 con lo cual la actividad de la quinasa disminuye considerablemente y se incrementa la actividad relativa de las fosfatasas. Esto permite el tránsito hacia la anafase y la terminación de la mitosis. RANDY MEJÍAS GONZÁLEZ CICLO CELULAR, GENOMA Y TRANSCRICCIÓN… 5 Durante G1 hay un aumento en el transporte de nutrientes, especialmente de glucosa que aportará el ATP necesario para la actividad celular y de aminoácidos que van a formar las proteínas. G1 es un periodo de crecimiento celular. Al inicio de G1 el factor de transcripción específico E2F se asocia a los promotores de los genes que codifican las proteínas que intervienen en la replicación del ADN. Pero a E2F se une la proteína RB (de retinoblastoma) que inhibe la acción activadora de E2F sobre la expresión de los genes. Por lo tanto esos genes no se transcriben. Al sintetizarse la ciclina D ésta se une a la Cdk4 (o la Cdk6) y fosforila a la proteína RB. La proteína RB fosforilada se disocia del E2F y éste ejerce su efector activador de la expresión de los genes que codifican las proteínas que intervienen en la replicación del ADN. Desde el final de la mitosis hasta mediados de G1 se forma el complejo prereplicativo que se forma en los sitios del ADN donde debe comenzar el proceso de replicación. Al final de G1 y comienzos de S se sintetiza la ciclina E que se asocia con la Cdk2. Este complejo mediante fosforilaciones lleva a la activación del complejo pre-replicativo. Con la activación del complejo pre-replicativo se inicia la duplicación del ADN que es el evento central de la fase S. A mediados de la fase S se sintetiza la ciclina A 1 RANDY MEJÍAS GONZÁLEZ CICLO CELULAR, GENOMA Y TRANSCRICCIÓN… 6 que forma complejos con la Cdk2 que fosforila a E2F disociándolo del promotor de los genes que codifican las proteínas que intervienen en la replicación del ADN. Se entiende que “si la duplicación ya está avanzada las proteínas sintetizadas hasta ese momento son suficientes para culminar el proceso. También durante la fase S se comienza la duplicación de los centriolos que culminará en la fase G2. La duplicación de los centriolos es imprescindible para la formación del huso mitótico durante la división celular. Durante la fase G2 la ciclina B es transportada hacia el núcleo. En el núcleo la ciclina B se une a la Cdk1 y forma el factor promotor de la mitosis. Al comienzo de la mitosis el complejo Cdk1-ciclina B fosforila varias proteínas. Es fosforilada la lamina B, lo cual produce la desagregación de la lámina nuclear. Se fosforilan proteínas que unen la cromatina a la envoltura nuclear y la cromatina queda libre. Se fosforilan componentes del complejo del poro nuclear el cual se desorganiza. 2 3 4 5 RANDY MEJÍAS GONZÁLEZ CICLO CELULAR, GENOMA Y TRANSCRICCIÓN… 7 Los cromosomas se disponen en el centro de la célula formando la llamada placa ecuatorial. Se ha llegado a la metafase. EN LA ANAFASE La separasa cataliza la proteólisis de proteínas que forman parte del centrómero y que mantienen unidas a las dos cromátidas. La separasa se encuentra en el núcleo asociada a otra proteína llamada segurina que tienen un efecto inhibitorio sobre la separasa. El complejo promotor de la anafase marca con ubiquitna a la segurina que será degradada por el proteasoma y deja libre a la separasa la cual puede realizar su función. El complejo promotor de la anafase es un complejo multiproteínico con actividad de ubiquitina ligasa, es decir, E3. Es el que transfiere la ubiquitina hacia las proteínas que deben ser degradadas en ese momento, como la segurina 6 7 8 9 RANDY MEJÍAS GONZÁLEZ CICLO CELULAR, GENOMA Y TRANSCRICCIÓN… 8 . La fuerza de tracción de los microtubulos produce la separación de las cromátidas. El complejo promotor de la anafase marca con ubiquitna primero a la ciclina A y después a la B que son degradadas por el proteasoma quedando la Cdk1 y la Cdk2 en estado inactivo. Se forma además, un anillo de actina en la zona ecuatorial dela célula. La contracción del anillo de actina lleva a la separación de la célula original en dos células hijas con lo cual termina el ciclo de vida de la célula madre y comienza el de las células hijas. 10 11 12 RANDY MEJÍAS GONZÁLEZ CICLO CELULAR, GENOMA Y TRANSCRICCIÓN… 9 MEIOSIS: - Ocurre en las células sexuales. - Ocurren dos divisiones celulares sucesivas, Meiosis I y Meiosis II, y finalmente se obtienen 4 células haploides. El ADN nuclear se presenta en dos estados que alternan durante el ciclo celular. Como cromatina en la interfase y como cromosomas en la mitosis. La cromatina está formada por el ADN unido con proteínas, fundamentalmente las histonas, formando los nucleosomas. Los cromosomas están formados por dos moléculas de ADN revestidas de proteínas, cada una de las cuales recibe el nombre de cromátidas. Para su estudio en los cromosomas se distinguen diferentes regiones. El sitio donde se unen las dos cromátidas es el centrómero, que define los dos brazos del cromosoma, el pequeño o “p” y el largo “q”. Los extremos de las cromáticas se nombran telómeros. RANDY MEJÍAS GONZÁLEZ CICLO CELULAR, GENOMA Y TRANSCRICCIÓN… 10 Cromosomas humanos: Células: • Somáticas Diploides = cromosomas en pares homólogos (los 2 miembros del par son equivalentes) = 22 pares autosómicos y un par sexual. • Sexuales Haploides • ADN mitocondrial = ADNmt = 1 cromosoma GEN: Uno o varios sectores de una molécula de ADN que contiene en su secuencia de bases nitrogenadas la información necesaria para llevar a cabo la síntesis de una o varias moléculas de ARN. GENOMA: Conjunto de todos los genes que poseen los individuos de una especie dada. Debe distinguirse el concepto de genoma del de ADN. ADN es todo el material genético, genoma es solamente la fracción de ese ADN que forma los genes. Existe una versión normal de cada gen alque se le nombra de tipo silvestre; en nuestro ejemplo el gen de la cadena beta de la hemoglobina (HBB). Si los dos genes son de tipo silvestre el organismo es homocigótico para ese gen. Si uno es de tipo silvestre y el otro no (en nuestro ejemplo el gen da la cadena beta-S) el individuo es heterocigótico para ese gen. Si ninguno de los dos genes es de tipo silvestre (en nuestro ejemplo un beta-S y un beta-C) el individuo es un heterocigótico compuesto. Los tres procesos relacionados con la trasmisión y expresión de la información genética son la duplicación del ADN, la transcripción del ADN que da lugar a la RANDY MEJÍAS GONZÁLEZ CICLO CELULAR, GENOMA Y TRANSCRICCIÓN… 11 formación de los ARN y la traducción, en el cual los ARN mensajeros dirigen la síntesis de las proteínas. Las secuencias que determinan la estructura del gen pueden ser de dos tipos: aquellas que codifican directamente la secuencia de bases del ARN y aquellas que controlan la expresión del gen, cuantitativa y temporalmente. La zona de control está formada por tres elementos funcionales: el promotor, los potenciadores y los silenciadores. El promotor es un componente obligado y casi siempre está adyacente al extremo 5´ del gen. Los potenciadores pueden estar a ambos lados del gen e incrementan la frecuencia de la transcripción. Los silenciadores pueden estar a cualquier lado del gen e inhiben la transcripción. Para que se realice la transcripción, al promotor deben unirse un grupo de proteínas conocidas en su conjunto como factores generales de transcripción que son comunes a todos los genes del mismo tipo. A los potenciadores se unen proteínas específicas de cada gen o grupo de genes y por ello reciben el nombre de factores de transcripción específicos del gen. La zona de codificación está dividida en intrones y exones. El gen se transcribe totalmente y simultáneamente se eliminan los intrones que quedan dentro del núcleo y por eso reciben ese nombre. Intron viene de la palabra inglesa inside que significa dentro. Los exones se unen y forman el ARN maduro que sale al citoplasma y por eso tienen ese nombre. Exón viene del inglés exit que significa salida. Los exones no están RANDY MEJÍAS GONZÁLEZ CICLO CELULAR, GENOMA Y TRANSCRICCIÓN… 12 formados de forma arbitraria o azarosa, mas bien los exones codifican por lo general dominios de la proteína. Las familias génicas están formadas por varios genes cuyos productos están relacionados funcionalmente. En las familias multigénicas simples los genes son transcritos a partir de un promotor único. En las familias multigénicas complejas cada gen se transcribe a partir de su propio promotor. Las familias multigénicas controladas por el desarrollo tienen un complejo mecanismo de control pues cada uno de los genes se expresa en una etapa determinada del desarrollo. RANDY MEJÍAS GONZÁLEZ CICLO CELULAR, GENOMA Y TRANSCRICCIÓN… 13 TRANSCRIPCIÓN La información contenida en el ADN sólo es útil cuando sirve para dirigir la síntesis de moléculas que realicen funciones específicas en la célula o el organismo. La transcripción es uno de los procesos implicados en esta expresión de la información genética. TRANSCRIPCIÓN GENÉTICA: Proceso mediante el cual una secuencia de nucleótidos del ADN es utilizada como molde para la síntesis de una molécula de ARN. Las secuencias que determinan la estructura del gen pueden ser de dos tipos: aquellas que codifican directamente la secuencia de bases del ARN y aquellas que controlan la expresión del gen, cuantitativa y temporalmente. La zona de control está formada por tres elementos funcionales: el promotor, los potenciadores y los silenciadores. El promotor es un componente obligado y casi siempre está adyacente al extremo 5´ del gen. Los potenciadores pueden estar a ambos lados del gen e incrementan la frecuencia de la transcripción. Los silenciadores pueden estar a cualquier lado del gen e inhiben la transcripción. Para que se realice la transcripción, al promotor deben unirse un grupo de proteínas conocidas en su conjunto como factores generales de transcripción que son comunes a todos los genes del mismo tipo. A los potenciadores se unen proteínas específicas de cada gen o grupo de genes y por ello reciben el nombre de factores de transcripción específicos del gen. La zona de codificación está dividida en intrones y exones. Existen tres tipos de ARN polimerasas: 1- ARN polimerasa I: síntesis de ARNr 5,8 S, 18 S Y 28 S (todos excepto 5 S). 2- ARN polimerasa II: síntesis de ARNm, algunos ARNsn y microARN. 3- ARN polimerasa III: síntesis de ARNt, ARNr 5S y algunos ARNsn. La ARN polimerasa I transcribe los genes de los ARN ribosomales de 28 S, 5,8 S y 18 S que forman parte de la estructura de los ribosomas, los dos primeros de la subunidad mayor y el tercero de la menor. De ahí que la actividad de la ARN polimerasa I está estrechamente vinculada a la biogénesis de los ribosomas. RANDY MEJÍAS GONZÁLEZ CICLO CELULAR, GENOMA Y TRANSCRICCIÓN… 14 La ARN polimerasa II transcribe un gran número de genes, pero los más importantes son los que dan lugar a los ARNm que después dirigirán la síntesis de proteínas. La ARN polimerasa III transcribe una variedad de genes no codificantes cortos (100-150 pb) tanto nucleares como citoplasmáticos. Sin embargo, los productos más abundantes de la ARNP III son los ARNt y el ARNr de 5 S. La ARN polimerasa II, una enzima compleja formada de 8 a 12 subunidades. La subunidad catalítica es fosforilada en varios sitios por quinasas específicas, lo cual permite la unión de la ARN pol II a otras proteínas que participan en el proceso de transcripción. Los factores generales de transcripción también tienen una estructura compleja y participan en diferentes etapas del proceso. La transcripción se inicia en zonas del ADN libre de nucleosomas, en los denominados sitios de iniciación de la transcripción (SIT). RANDY MEJÍAS GONZÁLEZ CICLO CELULAR, GENOMA Y TRANSCRICCIÓN… 15 PRE-INICIACIÓN: El ensamblaje se inicia en la zona del promotor del gen en la secuencia conocida como secuencia TATA, la cual es reconocida por una proteína llamada. Luego la ARN polimerasa II se incorpora unida al TFIIE y después se unen el TFIIF, TFIIG y TFIIH con lo cual queda constituido el complejo de iniciación de la transcripción. Los factores de iniciación abandonan el promotor y solo persiste el TBP, y el TFIIH que con su actividad de helicasa va abriendo el ADN por delante de la polimerasa, la cual se desliza sobre el ADN hasta encontrar el sitio de inicio de la transcripción. INICIACIÓN: La ARN polimerasa II comienza a sintetizar el ARN al colocar los nucleótidos cuyas bases sean complementarias a la hebra de ADN que sirve de molde. (La iniciación consta, al menos, de tres pasos: la salida del promotor, la formación de los primeros enlaces fosfodiésteres y la aclaración del promotor. Después de estos, la polimerasa pasa al estado de elongación. Una vez formado este complejo multiproteínico se produce la apertura del promotor en una reacción dependiente de ATP, en la cual participa la subunidad XPB del TFIIH. Esta reacción provoca cambios conformacionales en el complejo de preiniciación, que permiten tanto la salida de la ARNPII del promotor como la unión de los primeros nucleótidos. La polimerasa comienza a deslizarse sobre el ADN hasta encontrar el sitio de iniciación (SIT). El primer nucleótido en ser copiado es generalmente de adenina. Aunque desde el punto de vista conceptual este debía ser el final de la iniciación, el mecanismo inclina a ubicar el fin de esta etapa una vez incorporados de ocho a nueve nucleótidos.Al comenzar la síntesis del ARNm muchos de los factores de transcripción abandonan a la enzima fenómeno, este proceso se conoce como aclaración del promotor. Los complejos TFIIE y TFIIH actúan juntos para modular la actividad de la pol-II y facilitan la aclaración del promotor.) ELONGACION la enzima continúa uniendo ribonucleótidos cuyas bases nitrogenadas sean complementarias a la hebra de ADN que le sirve de molde. Durante su trayectoria se producen pausas que algunas veces son superadas por la polimerasa y otras veces requieren de la participación de proteínas específicas, conocidas como factores de elongación. Aunque la elongación es un evento altamente procesativo, no es continuo, pues durante el mismo la ARNPII se detiene con frecuencia, debido a varios obstáculos como secuencias reguladoras específicas o errores en la incorporación de nucleótidos. En tales casos se produce un retroceso de la ARNPII, disociando el extremo 3´-OH del transcrito del ADN y llevándolo hacia el canal secundario. . El retroceso en dos o tres nucleótidos es reversible y la enzima puede avanzar de nuevo. Sin embargo, cuando hay nucleótidos mal incorporados la enzima puede reanudar el proceso mediante la hidrólisis del ARN naciente que se encuentra en el canal secundario A la vez que se va formando el ARN va siendo procesado. Al salir el extremo 5´ del ARN se produce la formación del casquete, estructura importante para la ubicación del ARNm en el ribosoma posteriormente. Esta estructura se forma por acción de determinadas enzimas y consiste en un nucleótido de guanina metilado. Se eliminan las secuencias que corresponden a los intrones TERMINACION: El proceso continua hasta que se sintetiza la secuencia AAUAAA en el ARN que actúa como señal de terminación. RANDY MEJÍAS GONZÁLEZ CICLO CELULAR, GENOMA Y TRANSCRICCIÓN… 16 Complejos de ribinucleoproteínas se asocian a la secuencia de terminación y cortan el ARN el cual se separa Una exonucleasa se asocia al extremo del fragmento de ARN que queda y lo degrada. El encuentro de la exonucleasa con la ARN polimerasa II determina la separación de ésta del ADN por un mecanismo desconocido. POST-TERMINACIÓN: Se agrega la cola de poli A en 3´ EN RESUMEN: 2- CONTROL DE LA TRANSCRIPCIÓN POR LA ARN POL II Control de la transcripción por señales extracelulares o intracelulares Como ejemplo tomaremos el gen de la enzima fosfoenol- pirúvico carboxikinasa que una enzima importante en el control de la síntesis de glucosa. La zona de la secuencia TATAAT sirve de unión a los factores generales de transcripción del gen de esta enzima. Sin embargo, algo distante se encuentran sitios de unión para factores de transcripción génico RANDY MEJÍAS GONZÁLEZ CICLO CELULAR, GENOMA Y TRANSCRICCIÓN… 17 específicos activados por las hormonas glucagón, cortisol e insulina. La unión del factor activado por el glucagón a su sitio tiene un efecto activador sobre la expresión del gen, es decir, se incrementa la transcripción, así como la formación de la enzima y por tanta se incrementa la síntesis de glucosa. Un efecto similar tiene la unión del factor activado por el cortisol. Sin embargo, la unión del factor activado por la insulina tiene el efecto contrario, es decir, disminuye la transcripción y con ello la formación de la enzima disminuyendo asimismo la síntesis de glucosa. El efecto del factor activado por la insulina tiene un efecto dominante sobre los factores activados por el glucagón y el cortisol. Los factores que actúan a distancia puede hacerlo gracias al plegamiento de la cromatina que hace que sitios distantes en la secuencia lineal se encuentren muy próximos en la disposición tridimensional RANDY MEJÍAS GONZÁLEZ CICLO CELULAR, GENOMA Y TRANSCRICCIÓN… 18 CICLO CELULAR: 1-¿Qué es el ciclo celular? 2-¿Cuáles son las etapas en que tradicionalmente se divide el ciclo celular para su estudio? 3-¿Cuáles son los principales complejos multiproteínicos que controlan la progresión del ciclo celular? 4-¿Cuáles son los principales eventos que ocurren en la etapa G1? 5-¿Cuál es el complejo que actúa en la etapa G1 y como hace progresar el ciclo? 6-¿Cuál es el complejo que actúa en la transición de G1 a S y cómo lo hace? 7-¿Cuál es el proceso fundamental que ocurre en la etapa S? 8-¿Cuál es el complejo que actúa en la transición de S a G2? 9-¿Cuáles son los principales procesos que ocurren en la etapa G2? 10-¿Cuáles son los complejos que actúan para dar inicio a la mitosis? 11-¿Cómo participan esos complejos en las primeras fases de la mitosis? 12-¿Cuál es el complejo que actúa en la segunda mitad de la mitosis? 13-¿Cuál es la función de ese complejo y cuáles son sus sustratos? 14-¿Cómo interviene ese complejo en la fase final de la mitosis y el inicio de G1? 15-Se ha establecido que mutaciones que inactivan a la proteína Rb pueden dar lugar a la aparición del cáncer. ¿Podría usted explicar por qué? 16-La colchicina es un inhibidor de la despolimerización de los microtúbulos. ¿Cuál sería la consecuencia para una célula el tratamiento con este compuesto? RANDY MEJÍAS GONZÁLEZ CICLO CELULAR, GENOMA Y TRANSCRICCIÓN… 19 GENOMA: 1-¿Qué es el genoma? 2-¿Qué es el gen? 3-¿Cuántos genes existen en el genoma humano? 4-¿A qué se llama alelos? ¿Cuántos alelos puede tener un gen? ¿Cuántos alelos del mismo gen puede tener el genoma humano? 5-¿Cómo está formado el genoma humano? ¿Cuál de los dos componentes del genoma humano es el mayor? 6-¿Cuántas moléculas de ADN hay en el genoma humano haploide? 7-¿Cómo existe el ADN durante la vida de la célula? ¿Cuál es la estructura de los cromosomas en la metafase de la mitosis? 8-¿Cuál es la estructura básica o elemental de la cromatina? ¿Cómo está formada? 9-¿Cuáles son los elementos que aparecen en la zona de regulación del gen? ¿Cuál es la función de cada una? 10-¿Cuál es la característica más sobresaliente de la zona de codificación? 11-¿Cuáles son los tipos principales de familias génicas? ¿Qué diferencia a cada una de las otras? TRANSCRIPCIÓN 1-¿Cuáles son las características generales de la transcripción y en qué consiste cada una? 2-¿Cuáles son los genes que transcribe la ARN polimerasa I? RANDY MEJÍAS GONZÁLEZ CICLO CELULAR, GENOMA Y TRANSCRICCIÓN… 20 3-¿Cuál es la función de los productos de los genes transcripto por la ARN polimerasa I? 4- ¿Qué característica sobresaliente tienen los genes transcripto por la ARN polimerasa I? 5- ¿Qué consecuencias traería a una célula una mutación que diera como resultado la inactivación de la subunidad catalítica de la ARN polimerasa I? 6- ¿Qué característica llamativa tienen los genes de los ARNt y los ARNr de 5 S que no aparece en el resto de los genes? 7- ¿Cuáles son los eventos moleculares que ocurren en la etapa de preiniciación de la transcripción por la ARN polimerasa II? 8- ¿Qué diferencia a los factores generales de la transcripción de los factores génico-específicos? 9- ¿Qué característica tiene la subunidad catalítica de la ARN polimerasa II que no la tienen el resto de las ARN polimerasas? ¿Cuál es la función? 10- ¿Qué ocurre en la etapa de iniciación? 11- ¿Cuáles son los eventos que ocurren simultáneamente con las reacciones de polimerización? Describa como ocurre cada uno. 12- ¿Cómo ocurre la etapa de terminación? ¿Cuál es la modificación que experimenta el transcrito primario en esta etapa? 13- ¿Cuáles son los tipos de mecanismos que controlan la transcripción?14- ¿Cómo pueden las características del promotor servir de control de la transcripción? 15- ¿Por qué afirmamos que los factores de transcripción génico-específicos proporcionan un mecanismo de control de la transcripción?
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