En genética , un gen regulador , regulador o gen regulador es un gen involucrado en el control de la expresión de uno o más genes. Las secuencias reguladoras , que codifican genes reguladores, a menudo se encuentran en el extremo cinco primos (5') del sitio de inicio de la transcripción del gen que regulan. Además, estas secuencias también se pueden encontrar en el extremo tres primos (3') del sitio de inicio de la transcripción. En ambos casos, ya sea que la secuencia reguladora se presente antes (5') o después (3') del gen que regula, la secuencia a menudo se encuentra a muchas kilobases de distancia del sitio de inicio de la transcripción . Un gen regulador puede codificar una proteína , o puede funcionar a nivel de ARN , como en el caso de los genes que codifican microARN . Un ejemplo de un gen regulador es un gen que codifica una proteína represora que inhibe la actividad de un operador (un gen que se une a las proteínas represoras inhibiendo así la traducción de ARN a proteína a través de la ARN polimerasa ). [1]
En los procariotas , los genes reguladores suelen codificar proteínas represoras . Las proteínas represoras se unen a operadores o promotores , impidiendo que la ARN polimerasa transcriba el ARN. Por lo general, se expresan constantemente para que la célula siempre tenga un suministro de moléculas represoras a mano. [2] Los inductores hacen que las proteínas represoras cambien de forma o se vuelvan incapaces de unirse al ADN, lo que permite que la ARN polimerasa continúe la transcripción. Los genes reguladores pueden estar ubicados dentro de un operón , adyacentes a él o lejos de él. [3]
Otros genes reguladores codifican proteínas activadoras . Un activador se une a un sitio de la molécula de ADN y provoca un aumento en la transcripción de un gen cercano. En los procariotas, una proteína activadora bien conocida es la proteína activadora de catabolitos (CAP), involucrada en el control positivo del operón lac .
En la regulación de la expresión genética , estudiada en la biología evolutiva del desarrollo (evo-devo), tanto los activadores como los represores juegan papeles importantes. [4]
Los genes reguladores también pueden describirse como reguladores positivos o negativos, según las condiciones ambientales que rodean a la célula. Los reguladores positivos son elementos reguladores que permiten la unión de la ARN polimerasa a la región promotora, permitiendo así que se produzca la transcripción. En términos del operón lac, el regulador positivo sería el complejo CRP-cAMP que debe estar unido cerca del sitio de inicio de la transcripción de los genes lac. La unión de este regulador positivo permite que la ARN polimerasa se una con éxito al promotor de la secuencia del gen lac, lo que avanza la transcripción de los genes lac ; lac Z, lac Y y lac A. Los reguladores negativos son elementos reguladores que obstruyen la unión de la ARN polimerasa a la región promotora, reprimiendo así la transcripción. En términos del operón lac, el regulador negativo sería el represor lac que se une al promotor en el mismo sitio al que normalmente se une la ARN polimerasa. La unión del represor lac al sitio de unión de la ARN polimerasa inhibe la transcripción de los genes lac. Sólo cuando un inductor se une al represor lac el sitio de unión quedará libre para que la ARN polimerasa lleve a cabo la transcripción de los genes lac. [5] [6] [7]
Los promotores residen al principio del gen y sirven como el sitio donde se ensambla la maquinaria de transcripción y comienza la transcripción del gen. Los potenciadores activan los promotores en lugares, momentos y niveles específicos y pueden definirse simplemente como los "promotores del promotor". Se cree que los silenciadores desactivan la expresión génica en puntos y lugares de tiempo específicos. Los aisladores, también llamados elementos límite, son secuencias de ADN que crean límites cis-reguladores que evitan que los elementos reguladores de un gen afecten a los genes vecinos. El dogma general es que estos elementos reguladores se activan mediante la unión de factores de transcripción , proteínas que se unen a secuencias de ADN específicas y controlan la transcripción del ARNm . Podría haber varios factores de transcripción que necesiten unirse a un elemento regulador para activarlo. Además, varias otras proteínas, llamadas cofactores de transcripción, se unen a los propios factores de transcripción para controlar la transcripción. [8] [9]
Los reguladores negativos actúan para prevenir la transcripción o la traducción. Ejemplos como cFLIP suprimen los mecanismos de muerte celular que conducen a trastornos patológicos como el cáncer y, por lo tanto, desempeñan un papel crucial en la resistencia a los fármacos . La evasión de estos actores es un desafío en la terapia del cáncer . [10] Los reguladores negativos de la muerte celular en el cáncer incluyen cFLIP , familia Bcl 2 , Survivin , HSP , IAP , NF-κB , Akt , mTOR y FADD . [10]
Existen varias técnicas diferentes para detectar genes reguladores, pero de ellas, hay algunas que se utilizan con más frecuencia que otras. Una de estas pocas técnicas seleccionadas se denomina ChIP-chip. ChIP-chip es una técnica in vivo que se utiliza para determinar los sitios de unión genómicos para los factores de transcripción en reguladores de respuesta de sistemas de dos componentes. El ensayo basado en microarrays in vitro (DAP-chip) se puede utilizar para determinar los objetivos genéticos y las funciones de los sistemas de transducción de señales de dos componentes . Este ensayo aprovecha el hecho de que los reguladores de respuesta se pueden fosforilar y, por lo tanto, activar in vitro utilizando donantes de moléculas pequeñas como el fosfato de acetilo . [11] [12]
La huella filogenética es una técnica que utiliza múltiples alineaciones de secuencias para determinar las ubicaciones de secuencias conservadas , como elementos reguladores. Junto con las múltiples alineaciones de secuencias, la huella filogenética también requiere índices estadísticos de secuencias conservadas y no conservadas. Utilizando la información proporcionada por las múltiples alineaciones de secuencias y los índices estadísticos, se pueden identificar los motivos mejor conservados en las regiones ortólogas de interés. [13] [14]
{{cite book}}: |journal=ignorado ( ayuda )