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El día pasado veíamos
que había una serie de
proteínas que controlaban
la transcripción en
eucariotas (última
diapositiva). Esas
proteínas forman parte de
la maquinaria
imprescindible para la
transcripción.
en la secuencia primaria.
Los reguladores transcripcionales no son imprescindibles para la transcripción. Estos
reguladores transcripcionales son proteínas que se unen a elementos reguladores
para controlar la velocidad de la transcripción. (Diapositiva)
El dominio de activación tipo A es rico en glutamina, y en este dominio se encuentra el
primer factor regulador transcripcional que es el Sp1, que se une a cajas GC.
El dominio de activación tipo B es rico en prolina, y aparece en un factor que se llama
CTF, que se une a cajas CAAT (esto es porque la secuencia CAAT está integrada en
esa caja, pero no solo está esa secuencia).
El dominio de activación tipo C es rico en residuos ácidos y ahí tenemos dos proteínas
que son importantes, sobre todo Gnc4p, que son las proteínas reguladoras de la
expresión de proteínas implicadas en la síntesis de aminoácidos y también en la
captación de aminoácidos del medio (fundamental para el metabolismo de
aminoácidos). Para que estos dominios de activación tipo C ejerzan su acción, tienen
que tener esos residuos ácidos. Si esos residuos ácidos in vitro se mutan mediante
clonación, modificaciones mediante PCR, mutan a residuos básicos (en el RNA los
nucleótidos que especifican esos residuos ácidos se cambian por nucleótidos que
especifican aminoácidos básicos), si esto ocurre, no se ejerce la actividad, pues
pierden la capacidad de transmitir la activación de la transcripción a los genes. Sin
embargo, cuando se revierte el cambio, es decir, si se añaden más aminoácidos
ácidos se gana actividad. Por lo tanto, la capacidad de activación de los reguladores
transcripcionales depende de los dominios ácidos.
Ahora vamos a ver la estructura más compleja posible de un gen eucariota. Esto no
quiere decir que todos los genes tengan esta estructura, sino que el más complejo que
se ha descrito tendría estas partes:
- Gen codificador: es la secuencia que se transcribe.
- Núcleo promotor: está hacia 5’ del gen codificador, que en algunos casos tiene caja
TATA y en otros no.
- Promotor regulador: hacia 5’ del núcleo promotor. Al promotor regulador se unen los
reguladores transcripcionales o los factores de transcripción. El promotor regulador
llega hasta – 500. Aproximadamente en esta región es donde se encuentran todos los
puentes del DNA que pueden tener un papel en el control de la velocidad de
transcripción. Ya sabemos que en la zona codificadora el primer nucleótido que se
transcribe se numera con +1, el siguiente hacia 5’ es el -1. Pero incluso, más hacia 5’,
aquí indicado desde -4000 hacia 5’, podemos tener unas secuencias que actúan de
potenciadores.
- Potenciador: tienen una capacidad enorme de modificar la velocidad de la
transcripción, mucho mayor que la de la secuencia que está en el promotor regulador.
Estos potenciadores pueden estar orientados en una forma o en la opuesta, pero
siempre van a tener mucha actividad, independientemente de cómo estén colocados.
- Secuencia BE: más hacia 5’. Esta secuencia separa un gen para que, en el supuesto
caso de que al lado de este gen, al lado de 5’, hubiera otro gen, los potenciadores de
este gen no pudieran actuar sobre la maquinaria de transcripción del siguiente gen.
Para que esto no ocurra, tenemos los elementos frontera o aisladores y estos
elementos actúan uniéndose proteínas que son las que impiden que lo que está más
hacia 3’ se comuniquen con otros genes que están más hacia 5’. Ahí hay proteínas
unidas a esas secuencia BE que impiden que se comuniquen proteínas que están
unidas a este gen con otros genes consecutivos.
- Secuencia MAR: son secuencias de unión del DNA al andamiaje de la cromatina. Es
decir que, a través de unas determinadas secuencias que están en el extremo de los
genes pues pueden unirse a las proteínas que forman el andamiaje de la cromatina.
Ya sabemos que la proteína está formada por el DNA y las proteínas (histonas).
Esto de lo que hemos hablado es la secuencia más completa, es decir, cualquier gen
que no conozcamos, debemos considerar que tiene todo esto, luego tenemos que
demostrarlo, porque hay que estudiar cada gen, cómo se regula y qué elementos
tiene. Si sabemos qué secuencias tiene en qué posiciones, nos podemos hacer una
idea de cómo está regulada su transcripción. Si sabemos qué es lo que tiene el gen en
5’ vamos a conseguir llegar a saber dónde se va a expresar, a qué estimulos va a
responder la transcripción de este gen, etc. Lo que hay que recordar es que todos los
genes son distintos tanto en su región codificadora como en todo lo que tienen hacia 5’
que es la región reguladora. Ya hemos visto que en lo que respecta al núcleo
promotor, donde se ensambla la RNA polimerasa y el complejo de transcripción
general, hay variabilidad; no todos los genes tienen caja TATA, hay un 65% de genes
que no la tienen y tienen otras secuencias. Hay mucha variabilildad.
IMPORTANTE
3
’
Vemos la estructura nucleosomal del DNA que es la cromatina, y esta cromatina se
remodela de manera que varias proteínas pueden acceder a unirse a la doble cadena
del DNA, y si antes habíamos visto una línea recta de 5’ hacia 3’, ahora el extremo 5’
está a un lado y el extremo 3’ a la derecha de la caja TATA. Lo único que ha pasado
es que el DNA se ha doblado. Además, al DNA se le han asociado unas proteínas
diméricas (iguales dos a dos), y también vemos unas estructuras representadas de
forma triangular que se intercalan en las vueltas de hélice y hacen que el DNA se
curve. ¿Para qué quiere el DNA curvarse? Para acercar unas zonas a otras para que
esté más cerca de donde se tiene que ensamblar el complejo de pre-inicio. En la caja
TATA es donde se tiene que ensamblar el complejo de pre-inicio.
El conjunto de proteínas reguladoras transcripcionales unidas a las secuencias de
unión específicas de DNA es a lo que se llama amplificosoma La maquinaria general
es lo que se une al amplificosoma en la figura inferior. En la maquinaria general está la
RNA polimerasa, los distintos factores y los factores asociados a la proteína CBP que
se unía… y era lo primero que tenía que ocurrir. En esta figura inferior, desde el
amplificosoma salen flechas que apuntan hacia, por ejemplo, el polo activador que
media en la respuesta entre los reguladores transcripcionales y el complejo de
transcripción general. La manera de que esta porción del amplificosoma pueda unirse
a esas proteínas (en la zona de las flechas) es que el DNA se curve, pues de otra
manera sería imposible que esas proteínas unidas a otras proteínas puedieran actuar
sobre el complejo de transcripción general. Se piensa que lo que hacen es favorecer la
estabilidad del complejo de inicio de tal manera que lo sujetan para que sea lo más
activo posible y la RNA polimerasa comience a transcribir lo antes posible, y la
transcripción se lleve a cabo lo más deprisa posible. Si la estabilidad es pequeña, una
subunidad de repente se escapa, alguna subunidad no se encuentra al completo y la
RNA polimerasa no realiza la transcripción.
Nucleoproteico: ácido nucleico + proteína (ácido nucleico + proteínas).
El amplificosoma interacciona con la maquinaria de transcripción general y la recluta al
núcleo promotor (donde está la caja TATA) y una vez que se ha formado el complejo
de pre-inicio se da lugar a una transcripción con una velocidad mayor seguramente
que la velocidad de transcripción basal (en ausencia de amplificosoma).
LO SIGUIENTE ENTRA EN EL EXAMEN SEGURO
A continuación tenemos una ruta donde se demuestra cómo las proteínas
regulan controlando la velocidad de transcripción, y es el coactivador CBP, que
es una proteína. La línea gruesa representada es el promotor regulador de un
gen concreto que codifica la enzima fosfoenolpiruvato carboxiquinasa que es
una enzima reguladora del proceso de gluconeogénesis. La regulación de esta
enzima es muy importante porque nos permite sobrevivir a periodos de ayuno
largos. Su control es muy complejo porque si nos fijamos, tiene secuencias en
el DNA que responden a glucocorticoides y en la imagen están los
glucocorticoides unidos al DNA (GR). También responden a las hormonas
tiroideas (TR), responden a AMPc. En la imagen vemos un factor CREB y un
factor C/EBP, un factor nuclear I (NF I) que es específico del hígado, y todo esto
ejerce su efecto gracias a que CBP integra las señales que proceden de todas
estas proteínas. De manera que al mismo tiempo puede haber muchos
reguladores trascripcionales unidos a sitios específicos en el DNA y a la señal
de hormonas tiroideas, o de glucocorticoides, o de ambas a la vez y de AMPc, la
estructura sería la de la imagen con CBP integrando todo esto.
En CBP se han descrito los sitios de unión específicos para todos estos factores
o reguladores transcripcionales; se sabe dónde se unen específicamente cada
uno de ellos y también se sabe que CBP no sólo se une a estos factores si no
que también se une a la RNA polimerasa II y sus factores asociados.
Hay mucho más coactivadores que CBP. CBP es muy importante.
CONJUNTO DE COACTIVADORES
Hay complejos múltiples coactivadores que asisten a los receptores nucleares en la
regulación transcripcional. Los receptores nucleares son NR, que están unidos como
dímeros a un elemento de respuesta a hormonas (HRE). Estos receptores nucleares
se unen a ese elemento pero trasladan su efecto a la maquinaria de transcripción
general gracias a un conjunto de coactivadores que están unidos entre sí y lo que
hacen estos coactivadores es, de una manera sinérgica, amplificar y producir la
respuesta. Si están todos los coactivadores la respuesta será lineal, y si se quitan
coactivadores, la respuesta será no lineal, es decir, si hay 5 coactivadores no tenemos
5 veces más respuesta, si quitamos un coactivador distinto puede haber una diferencia
de 10 veces más.
Por otra parte, tenemos SWI/SNF que es un remodelador cromatínico que ayuda a los
receptores nucleares. Este complejo SWI/SNF ayuda a la remodelación de los
cromosomas y con esto facilita la activación de los receptores nucleares y obviamente
de las hormonas que actúan a través de estos receptores nucleares. Esas hormonas
que actúan a través de los receptores nucleares son las hormonas esteroides y en
general las hormonas que son capaces de atravesar las membranas celulares, no
tienen receptores en la membrana para ejercer su función y directamente atraviesan la
membrana lipídica y dentro encuentran a sus receptores. Esos receptores para estas
hormonas son los receptores nucleares, que se encuentran en el citoplasma, se unen
a las hormonas y cuando se unen hacen que una parte del receptor cambie de
estructura y exponga a su superficie una secuencia señal de localización en el núcleo,
que hace que la maquinaria celular se llegue esa proteína con la hormona hasta el
núcleo. En el núcleo ese receptor nuclear encuentra una secuencia determinada de
nucleótidos, se une a ellos y a través de estas proteínas concretas ejerce su función.
Hay muchos genes controlados por hormonas esteroideas (andrógenos, estrógenos,
gestágenos, glucocorticoides, mineralocorticoides). Estas hormonas son derivados del
colesterol. La función de estas hormonas esteroideas es activar o inactivar la
transcripción de genes determinados.
(no explicada)