Para no despilfarrar energía ni moléculas orgánicas, es necesario que la célula controle muy bien la expresión génica, la cual se hace fundamentalmente a nivel de transcripción, ya que así se evita incluso producir ARNm innecesarios (si se hiciera a nivel de traducción ya se habrían malgastado nucleótidos-trifosfato altamente energéticos para fabricar el ARN).
El proceso es diferente en procariotas y en eucariotas, siendo decisivo en éstos últimos cuando son pluricelulares, ya que el silenciamiento o inhibición de ciertos genes y la activación de otros es lo que hace que las células se vayan diferenciando y se produzca la especialización celular, necesaria para la formación de los diferentes tejidos y órganos.
En procariotas, destaca el Operón lac, que interviene en el catabolismo de la lactosa. Es un ejemplo de regulación inducible donde el inductor es el propio sustrato a catabolizar (la lactosa). Consta de un gen regulador, que produce una proteína represora; el promotor, al que se une la ARN pol, el operador, al que se une el represor, impidiendo el trabajo de la ARN pol y los genes estructurales (3).
El operón lac está controlado (además de por la presencia de glucosa, pues habiendo ésta no hace falta catabolizar la lactosa) por la lactosa, pues hay una proteína represora, sintetizada por otro gen, que se une al operador (entre el promotor y los genes estructurales), evitando que la ARNpol lea los genes siguientes:
Sin embargo, en presencia de un inductor, que es la lactosa, éste se une al represor, haciendo que se separe o no se pueda unir al operador, con lo cual la ARNpol puede leer los genes:
Operón His
En las rutas anabólicas, como las de biosíntesis de aa, el control suele ser diferente al de la ruta catabólica anterior. Por ejemplo, en la biosíntesis de His, ésta actúa como correpresor, uniéndose al represor.
Sentido biológico: cuando ya hay suficiente His en la c., se reprime la creación de enzimas necesarias para su biosíntesis:
En eucariotas, la metilación de nucleótidos (C) y la acetilación de las histonas son importantes factores epigenómicos. El 2º proceso interviene en el grado de compactación de la cromatina y, por tanto, determina el acceso de la ARN pol a los genes. El epigenoma hace que dos personas con el mismo genoma (como dos gemelos idénticos), tengan diferente transcriptoma (conjunto deARNm en la célula) y proteoma (conjunto de las proteínas celulares), ya que si han seguido diferentes hábitos, uno tendrá mayor número de señales epigenómicas que el otro.
En pluricelulares, las características particulares de cada célula dependen de los genes que se expresen en ella (p.ej. una célula de los islotes de Langerhans del páncreas va a sintetizar insulina, de modo que el gen de la insulina solo se expresa en estas células).
En eucariotas, la expresión génica se puede regular a distintos niveles:
- el grado de condensación de la cromatina (eucromatina menos condensada, es la que se transcribe, y heterocromatina, más condensada, no se transcribe o lo hace menos) .
- la transcripción.
- la maduración postranscripcional del ARNm. p.ej. según se lleve acabo el empalme de los exones, pueden formarse diferentes proteínas.
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