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Hola. Es el señor Andersen y bienvenidos al video esencial de biologia numero 31. Este se enfoca en
la regulación de genes. En otras palabras, la forma en que se expresa un gene o no. Cómo hacemos una proteína o no.
Y quiero empezar con un organismo que vive en nuestros intestinos llamado E. coli.
E. coli es interesante ya que consume todo lo que comemos. Y así, si como tocino para el desayuno
tiene que descomponer las proteínas y los lípidos en el tocino. Si como cereales tiene
que descomponer los carbohidratos. Si tomo leche, tiene que descomponer la lactosa. Y entonces
lo interesante de la E. coli es que se puede convertise de un organismo que tiene cero (0) proteínas
para descomponer la lactosa, hasta donde el 50% del peso de E. coli es simplemente enzimas que
descomponen lactosa. Y puede hacerlo rapido. Entonces, ¿cómo lo hacen? Lo hacen a través de
la regulación de genes. Y así, en este video voy a hablar acerca de la regulación de genes. Antes
de hacerlo quiero hablar de la terminología que voy a usar.
por lo que un gene regulador va a ser un gene en el ADN que regula otro gene en algún lugar
más abajo. Una secuencia reguladora normalmente se encuentra justo encima del gene.
Qué quiero decir con eso? ADN se parece a esto. El gene estará generalmente aquí
que queremos expresar o no. Un gene regulador estará en algún otro lugar en el ADN. Secreta
algo que se llama una proteína reguladora que despues puede agarrarse de una secuencia reguladora.
Un ejemplo de una secuencia reguladora, se llama un promotor. Una vez que este
está todo listo, entonces podemos tener una ARN polimerasa que hace el gene. Y así que voy a usar
esta terminología, pero cuando estoy hablando de regulación de genes, y secuencia reguladora
ambos tratan con el ADN. Pero cuando yo estoy hablando de una proteína reguladora esta viene de
otro lugar para ayudar a expresar el gene o no. En cuanto a ejemplos de regulación génica, la mayoría
de lo que sabemos ahora, proviene de las bacterias. Voy a hablar de control positivo y negativo.
Un ejemplo de control positivo es el operón lac. Que se ocupa de la lactosa. Y
el control negativo es el operón trp. Que trata con el triptófano. Y finalmente Voy
mostrar lo que sabemos acerca de la regulación de genes en eucariotas y cómo utilizan la factores de transcripción
como activadores, o represores, para expresar un gene o no. Y así es como
se hacen o expresan los genes. Empesamos con el ADN y este hace el mensajero ARN
ARNm, que finalmente hace las proteínas y las que eventualmente te hazen a ti. Y por eso en
cualquier paso a lo largo se puede regular el gene. Así que podemos regularlo despues de la traducción,
y despues de la transcripción. Así que podemos hacerlo en todas partes. Pero, en general, la mayor parte de la regulacion que estoy
hablando va a ser a partir de ADN al ARNm. ¿Expresamos el gene o no?
Y esto es generalmente lo que pasa.Tenemos un gene de esta manera. Arriba de la corriente que
tiene una secuencia reguladora. Un ejemplo de esto en eucariotas sería la caja TATA.
Y la razón que se llama una caja TATA es que tienes una tiamina- adenina-tiamina y adenina
En el otro lado tendrías TATA al revez, sequencia complementaria. Y esto es simplemente
una secuencia arriba del gene que permite al ARN polimerasa agarrarse. Y así tenemos una
proteína reguladora que viene de otra parte, tal vez otro gene regulador corriente abajo
o corriente arriba de este gene entero. La proteína reguladora, podría ser la unión de TATA
con proteínas, (esto se encuentra en nosotros), va a agarrar a la caja TATA,
y permite que la ARN polimerasa se agarre y expresan ese gene. Y si no tuviéramos
esa la secuencia, si faltara la proteína reguladora, no podría hacer la ARN polimerasa
y no podriamos hacer la proteína. Y eso es básicamente cómo los genes son regulados o no.
Vamos a hablar de cómo funciona esto es el operón lac en las bacterias porque esta
fue la primera que realmente empezamos a entender. Así retocamos lo que acabo de decir y
lo bueno de las bacterias es que en lugar de sólo tener un gene, tienen un número
de genes. Van a tener tres genes. Todos los genes necesarios para tratar a la lactosa
los ponemos pegados (juntos). Y son llamados las genes lacZ, lacY & lacA
pero cada uno de ellos hace una proteína y cada uno de ellos ayuda a descomponer la lactosa. Por encima van a
tener una secuencia reguladora llamada promotora. Recuerda que va a ser donde la ARN polimerasa se
agarra. Y la otra cosa que tendrán en un operón que se llama un operador. El operador
se encuentra justo entre el promotor y los genes. Y me gusta pensar en ello como si fuera
un interruptor de encendido y apagado. Y puede estar en una posición encendida o se pueden estar
en una posición apagada. Y así regula los genes. La
otra cosa que voy a agregar aquí es algo que se llama un represor. Un represor
se conecta directamente al operador, por lo que va a encajar aquí, y siempre y cuando el
represor está disponible, la ARN polimerasa no puede subirse. Y así sería, cuando el represor
esta aquí el operador se encuentra ahora en la posición apagada. En otras palabras, no podemos hacer estos genes.
Este represor que voy a mostrarles es lo que se llama control positivo.
Lo que dije fue que cuando la lactosa esta presenta queremos hacer todas
las proteínas para descomponer y hacer frente a la lactosa. En este momento no hay lactosa presente y
por eso esta apagado. Pero digamos que la lactosa se presenta. En otras palabras, me tome un vaso de leche. Ahora
hay lactosa. Así que la lactosa aparece. Se dan cuenta de que la lactosa va a encajar
perfectamente en el represor. Y cuando se ajusta en el represor cambia la confirmación
o la forma de la proteína. En otras palabras, ahora el represor ya no encaja en el operador
En otras palabras, carece de estos dientes pequeños que caben en el operador.
Bien. La lactosa está presente y el represor esté apagado. Y ahora, quién se puede agarrar? La ARN polimerasa
ahora cabe. ARN polimerasa puede encajar. No hay represor. ARN polimerasa va a moverse
hacia abajo. Esto va a hacer a cada uno de los ARNm para cada uno de los genes lac. Cada uno de estos
va a hacer una proteína. Y cada uno de estas van a descomponer la lactosa. Y entonces
podemos hacer frente a la lactosa y que podemos metabolizar la lactosa. Ahora la lactosa se ha ido y
lo que está sucediendo a nuestro represor? Va de nuevo a esa forma original. Es una
manera de tener control positivo. Si la lactosa se presenta, entonces hacemos todo las
proteínas que necesitamos para hacer frente a esa lactosa. Si se demuestra de nuevo? Vamos a
deshacerse este represor y continuamos. Este sería el control positivo. ¿Qué es
un ejemplo de control negativo? Bueno un control negativo lo aprendimos sobre el operón trp.
trp operón en lugar de sólo tener tres genes tiene cinco genes diferentes. Pero están
pegados (juntos) de la misma manera. La forma en que funciona es que estan apagados cuando el
triptófano está presente. Y recuerda que el triptófano es un aminoácido.
Lo necesitamos para hacer proteínas y las bacterias siempre y cuando el triptófano está presente no quieren hacer
por su cuenta el triptófano . Y así, la forma en que funciona es que el
triptófano se encaja en el represor. Le da una forma que bloquea realmente la ARN polimerasa
o la creacion de estas proteínas. Pero digamos por ejemplo que su dieta no tiene
triptófano. Así que la bacteria no está consiguiendo triptófano en la dieta.
Ahora el represor va a cambiar de forma. Esto va a cambiar de forma que permita ARN
polimerasa subirse. ARN polimerasa va a hacer rápidamente las 5 proteínas y las
5 proteínas van a hacer más triptófano. Así que el triptófano se ajusta nuevamente y
lo apagara. Y este es un control, efectivo de las bacterias
control positivo en el caso de la lactosa cada vez que aparece y lo prende, y
control negativo, como el de triptófano, cuando está allí entonces
queremos apagarlo. Es una solución de ingeniería simple para un problema del mundo real. Ahora nosotros no tenemos
operones. Recuerde que entre cada uno de nuestros genes, tendremos largos tramos donde
hay ADN "basura" o que no crea proteinas. Y así, en nosotros funciona un poco
diferente. Utilizamos lo que se llaman factores de transcripción. Por lo tanto la ARN polimerasa esta aquí pero ARN
polimerasa no puede subir hasta que tengamos un número de factores de transcripción presentes. Y así vamos a
decir que queremos hacer una proteína, en eurkaryotes. Para esto contamos con factores de regulación. Aquellos
están hechos por los genes reguladores que podrían estar en algún otro lugar en el ADN, o
podría ser incluso fuera del núcleo en el citoplasma. Así que para nosotros transcribir un gene
se necesita un poco más de profundidad. Primero que todo los factores de transcripción
permitiran la unión de la ARN polimerasa. Vamos a tener otros factores de transcripción que van a
mantenerlo en su lugar, pero se puede ver que no estamos leyendo el gene. Y
para leer el gene, el ADN corriente arriba se tiene que doblar. Va
a obtener más factores de transcripción y te darás cuenta de que todavía no pasa nada. Todavía
no tiene la transcripción. Hasta que se pliega hacia atrás y activa la ARN polimerasa
y ahora puede hacer el ARN y luego, finalmente, hacer la proteína.
Cómo funciona en nosotros? Nosotros realmente no tenemos estos interruptores que prenden y apagan (on/off),
si puedes ver mi mano, el ADN en realidad se pliega sobre sí mismo y puede
activar genes en otros lugares a lo largo del genoma. Es una forma diferente de control. Es una
forma más compleja de control, y requiere la colaboración de todas estos factores de transcripción
Así que esa es la regulación de genes y espero que este video sea útil.