Tema 9: Regulación de la expresión génica en eucariotas

1. Tema 9: Regulación de la expresión génica en eucariotas Tema 9. Regulación de la expresión génica en eucariotas

2. Objetivos tema 9: Regulación de la expresión génica en eucariotas • Deberán quedar bien claros los siguientes puntos: • Regulación genética durante el desarrollo • Totipotencia y diferenciación • Mapas de destino en el nemátodo Caenorhaditis elegans • Desarrollo temprano de Drosophila • Genes maternos • Genes segmentales • Genes homeóticos • Regulación de la transcripción en eucariotas • Interacción elementos cis y factores trans • Metilación del DNA • Regulación postrancripcional • Procesamiento alternativo • Generación genética de la diversidad de anticuerpos • Genética del cáncer Tema 9. Regulación de la expresión génica en eucariotas

3. Desarrollo ontogenético Tema 9. Regulación de la expresión génica en eucariotas

4. El nemátodo Caenorhaditis elegans 959 células somáticas Ciclo vida 3,5 días Tema 9. Regulación de la expresión génica en eucariotas

5. El nemátodo Caenorhaditis elegans 959 células somáticas Ciclo vida 3,5 días Tema 9. Regulación de la expresión génica en eucariotas

6. Mapa de destino celular en C. elegans Tema 9. Regulación de la expresión génica en eucariotas

7. Mapa de destino celular Tema 9. Regulación de la expresión génica en eucariotas

8. Desarrollo temprano de Drosophila melanogaster Juego de herramientas genéticas (Genetic toolkit): Conjunto de herramientas común que pueden utilizarse para crear muchas estructuras Tema 9. Regulación de la expresión génica en eucariotas

9. Desarrollo temprano de Drosophila melanogaster Tema 9. Regulación de la expresión génica en eucariotas

10. Genes implicados en el desarrollo temprano de Drosophila melanogaster • Genes maternos: crean gradiente citoplasmático en el huevo y su origen es materno • bicoid: segmentos anteriores • nanos: segmentos posteriores Tema 9. Regulación de la expresión génica en eucariotas

11. Genes implicados en el desarrollo temprano de Drosophila melanogaster • Genes de segmentación (aprx. 20): determinan el número y la organización de los segmentos • Genes gap: regiones del embrión • Genes regla de pares (pair-rules): definen pares de segmentos • Genes de polaridad de segmento: definen segmentos individuales Tema 9. Regulación de la expresión génica en eucariotas

12. Genes implicados en el desarrollo temprano de Drosophila melanogaster Genes homeóticos: determinan la identidad de los segmentos. Se descubrieron a partir del estudio de mutantes homeóticos Mutante bithorax Mutante Antennapedia Tema 9. Regulación de la expresión génica en eucariotas

13. Genes implicados en el desarrollo temprano de Drosophila melanogaster Mutante bithorax Mutante Antennapedia Tema 9. Regulación de la expresión génica en eucariotas

14. Genes implicados en el desarrollo temprano de Drosophila melanogaster Mutante Antennapedia Tema 9. Regulación de la expresión génica en eucariotas

15. Tema 9. Regulación de la expresión génica en eucariotas

16. La expresión ectópica del gen homeótico eyeless produce la formación de las estructuras del ojo en una pata de Drosophila Tema 9. Regulación de la expresión génica en eucariotas

17. Genes implicados en el desarrollo temprano de Drosophila melanogaster • Genes homeóticos: determinan la identidad de los segmentos. Secuencia reguladora característica denominada homeobox -> Sec. DNA 180 pb, determinan sitios de unión DNA (motivo hélice-giro-hélice). Muy conservado entre especies • Complejo Antennapedia: grupos de genes homeóticos que controlan la identidad de los segmentos anteriores • Complejo bithorax: grupos de genes homeóticos que controlan la identidad de los segmentos posteriores Tema 9. Regulación de la expresión génica en eucariotas

18. Conservacion evolutiva de los genes homeóticos (Hox) Tema 9. Regulación de la expresión génica en eucariotas

19. Genes Hox Tema 9. Regulación de la expresión génica en eucariotas

20. Filogenia genes Hox Tema 9. Regulación de la expresión génica en eucariotas

21. Genes implicados en el desarrollo temprano de Drosophila melanogaster Esquema resumen de la cascada jerárquica de activación de genes Tema 9. Regulación de la expresión génica en eucariotas

22. Patrones de expresión de genes Tema 9. Regulación de la expresión génica en eucariotas

23. Patrones de expresión de genes herramientas Tema 9. Regulación de la expresión génica en eucariotas

24. Regulación de la expresión génica en eucariotas • Regulación transcripción: • Interacción elementos cis y factores trans • Elementos cis: promotores, intensificadores (enhancers) y silenciadores • Factores trans: factores de transcripción con dos dominios. Unión DNA e Inicio transcripción (algunos deben unirse antes a la RNA pol) • Dominios unión al DNA (diferentes clases) • Motivo dedo de zinc • Motivo hélice-giro-hélice • Motivo cremallera de leucina • Motivo puños de cobre • Hormonas esteroides • Remodelamiento de la cromatina por proteínas y activación génica • Metilación del DNA • Regulación postranscripcional • Procesamiento alternativo • iRNA Tema 9. Regulación de la expresión génica en eucariotas

25. Regulación de la expresión génica en eucariotas • Regulación transcripción: • Interacción elementos cis y factores trans Tema 9. Regulación de la expresión génica en eucariotas

26. Regulación de la expresión génica en eucariotas • Regulación transcripción: • Interacción elementos cis y factores trans • Elementos cis: promotores, intensificadores (enhancers) y silenciadores Tema 9. Regulación de la expresión génica en eucariotas

27. Regulación de la expresión génica en eucariotas • Regulación transcripción: • Interacción elementos cis y factores trans • Factores trans: factores de transcripción con dos dominios. Unión DNA e Inicio transcripción (algunos deben unirse antes a la RNA pol) • Dominios unión al DNA (diferentes clases) • Motivo dedo de zinc Motivo hélice-giro-hélice • Motivo cremallera de leucina Motivo puños de cobre Tema 9. Regulación de la expresión génica en eucariotas

28. Regulación de la expresión génica en eucariotas Tema 9. Regulación de la expresión génica en eucariotas

29. Regulación de la expresión génica en eucariotas • Regulación transcripción: • Interacción elementos cis y factores trans • Factores trans: factores de transcripción con dos dominios. Unión DNA e Inicio transcripción (algunos deben unirse antes a la RNA pol) • Hormonas esteroides Tema 9. Regulación de la expresión génica en eucariotas

30. Regulación de la expresión génica en eucariotas Regulación transcripción: Remodelamiento de la cromatina por proteínas y activación génica: código de las histonas (colas de histonas cuyos residuos de lisina pueden modicarse mediante la unión de grupos acetilo y metilo) Tema 9. Regulación de la expresión génica en eucariotas

31. Regulación de la expresión génica en eucariotas • Regulación transcripción: • Metilación del DNA en las regiones reguladoras de un gen que se hereda (herencia epigenética)-> Impronta parental (Parental imprinting) Metiltransferasa Citosina Metil-Citosina Tema 9. Regulación de la expresión génica en eucariotas

32. Regulación de la expresión génica en eucariotas • Regulación transcripción: • Regulación postranscripcional • Procesamiento alternativo • RNA interference, microRNAs (miRNA) Procesamiento alternativo Tema 9. Regulación de la expresión génica en eucariotas

33. Regulación de la expresión génica en eucariotas • Regulación transcripción: • Regulación postranscripcional • Procesamiento alternativo • RNA interference, microRNAs (miRNA) microRNAs Tema 9. Regulación de la expresión génica en eucariotas

34. Genética del cáncer Crecimiento incontrolado clon celular -> Metástasis. Selección natural entre células somáticas de un organismo que escapan al control del organismos • Tipos: • Leucemia (glóbulos blancos) • Linfoma (linfocitos) • Sarcoma (mesodermo: huesos, músculos) • Carcinoma (epitelio: piel, glándulas, mama) 85% cánceres Teoría mutacional y teoría vírica -> Fusión: Mutaciones somáticas Tema 9. Regulación de la expresión génica en eucariotas

35. Genética del cáncer Metástasis Tema 9. Regulación de la expresión génica en eucariotas

36. Genética del cáncer • Causas genéticas • Tres tipos de genes: • Oncogenes: promueven proliferación celular (protooncogén). Muy conservados evolutivamente. Patrón autosómico dominante • Genes supresores de tumores (TS): Inhiben la proliferación celular. Patrón autosómico recesivo. (P53, el guardían del genoma –se expresa ante la falta de oxígeno, toxicidad ambiental, daños DNA) • Genes mutadores: genes que aumentan la tasa de mutación del conjunto del genoma • Metáfora del autobús • Acelerador = protooncogén • Freno = TS genes • Saboteador = genes mutadores • Causas ambientales Tema 9. Regulación de la expresión génica en eucariotas

37. Links de interés • Animación genes maestros que controlan el diseño corporal • Genesis of the body plan of Drosophila (Biology molecular of the Cell on line) • Control of gene expression in eukaryotes Tema 9. Regulación de la expresión génica en eucariotas