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Región de control del locus

Una región de control del locus ( LCR ) es un elemento regulador cis de largo alcance que mejora la expresión de genes vinculados en los sitios de cromatina distal . Funciona de manera dependiente del número de copias y es específico de tejido, como se ve en la expresión selectiva de genes de β-globina en células eritroides . [1] Los niveles de expresión de los genes pueden ser modificados por el LCR y elementos próximos al gen, como promotores , potenciadores y silenciadores . El LCR funciona reclutando complejos modificadores de la cromatina , coactivadores y de transcripción . [2] Su secuencia se conserva en muchos vertebrados, y la conservación de sitios específicos puede sugerir importancia en su función. [2] Se ha comparado con un superpotenciador, ya que ambos realizan una regulación cis de largo alcance mediante el reclutamiento del complejo de transcripción. [3]

Historia

La β-globina LCR se identificó hace más de 20 años en estudios con ratones transgénicos . Estos estudios determinaron que el LCR era necesario para la regulación normal de la expresión del gen de la beta-globina. [4] La evidencia de la presencia de este elemento regulador adicional provino de un grupo de pacientes que carecían de una región de 20 kb aguas arriba del grupo de β-globina que era vital para la expresión de cualquiera de los genes de β-globina. Aunque todos los genes y los demás elementos reguladores estaban intactos, sin este dominio no se expresó ninguno de los genes del grupo de β-globina. [5]

Ejemplos

Aunque el nombre implica que el LCR está limitado a una sola región, esta implicación sólo se aplica al LCR de β-globina (HBB-LCR). Otros estudios han encontrado que un único LCR puede distribuirse en múltiples áreas alrededor y dentro de los genes que controla. El LCR de β-globina en ratones y humanos se encuentra entre 6 y 22 kb aguas arriba del primer gen de globina ( épsilon ). Controla los siguientes genes: [1] [2]

Existe una opsina LCR (OPSIN-LCR) que controla la expresión de OPN1LW y las primeras copias de OPN1MW en el cromosoma X humano, aguas arriba de estos genes. [6] Un LCR disfuncional puede causar la pérdida de expresión de ambas opsinas, lo que lleva a la monocromía del cono azul . [7] Este LCR también se conserva en peces teleósteos , incluido el pez cebra . [8]

En 2002, se conocían 21 áreas LCR en humanos. [1] A partir de 2019, se registran 11 LCR humanos en la base de datos del NCBI. [9]

Modelos propuestos de función LCR.

Aunque se han realizado estudios para intentar identificar un modelo de cómo funciona el LCR, la evidencia de los siguientes modelos no está fuertemente respaldada ni descartada. [1]

Modelo de bucle

Los factores de transcripción se unen a núcleos de sitios hipersensibles y hacen que el LCR forme un bucle que puede interactuar con el promotor del gen que regula. [1]

Modelo de seguimiento

Los factores de transcripción se unen al LCR para formar un complejo. El complejo se mueve a lo largo de la hélice del ADN hasta que puede unirse al promotor del gen que regula. Una vez unido, el aparato transcripcional aumenta la expresión genética. [1]

Modelo de seguimiento facilitado

Esta hipótesis combina los modelos de bucle y seguimiento, lo que sugiere que los factores de transcripción se unen al LCR para formar un bucle, que luego busca y se une al promotor del gen que regula. [1]

Modelo de vinculación

Los factores de transcripción se unen al ADN desde el LCR al promotor de forma ordenada utilizando proteínas que no se unen al ADN y modificadores de cromatina. Esto cambia la conformación de la cromatina para exponer el dominio transcripcional. [1]

Enfermedades relacionadas con el LCR

Los estudios en ratones transgénicos han demostrado que la eliminación del LCR de β-globina hace que la región del cromosoma se condense en un estado heterocromático . [1] [2] Esto conduce a una disminución de la expresión de los genes de la β-globina, que puede causar β-talasemia en humanos y ratones.

Referencias

  1. ^ abcdefghi Li Q, Peterson KR, Fang X, Stamatoyannopoulos G (noviembre de 2002). "regiones de control de locus". Sangre . 100 (9): 3077–86. doi :10.1182/sangre-2002-04-1104. PMC  2811695 . PMID  12384402.
  2. ^ abcd Levings PP, Bungert J (marzo de 2002). "La región de control del locus de beta-globina humana". Revista europea de bioquímica . 269 ​​(6): 1589–99. doi : 10.1046/j.1432-1327.2002.02797.x . PMID  11895428.
  3. ^ Gurumurthy A, Shen Y, Gunn EM, Bungert J (enero de 2019). "Separación de fases y regulación de la transcripción: ¿Son los superpotenciadores y las regiones de control de locus sitios principales de ensamblaje del complejo de transcripción?". Bioensayos . 41 (1): e1800164. doi : 10.1002/bies.201800164 . PMC 6484441 . PMID  30500078. 
  4. ^ Gerstein MB, Bruce C, Rozowsky JS, Zheng D, Du J, Korbel JO y col. (junio de 2007). "¿Qué es un gen post-ENCODE? Historia y definición actualizada". Investigación del genoma . 17 (6): 669–81. doi : 10.1101/gr.6339607 . PMID  17567988.
  5. ^ Nussbaum R, McInnes R, Willard H (2016). Thompson y Thompson Genética en Medicina (Octava ed.). Filadelfia: Elsevier. pag. 200.
  6. ^ Deeb SS (junio de 2006). "Genética de la variación en la visión de los colores humanos y el mosaico del cono retiniano". Opinión actual en genética y desarrollo . 16 (3): 301–7. doi :10.1016/j.gde.2006.04.002. PMID  16647849.
  7. ^ Carroll J, Rossi EA, Porter J, Neitz J, Roorda A, Williams DR, Neitz M (septiembre de 2010). "La eliminación de la región de control del locus (LCR) de la matriz de genes de opsina ligada al cromosoma X da como resultado la alteración del mosaico del cono". Investigación de la visión . 50 (19): 1989–99. doi : 10.1016/j.visres.2010.07.009 . PMC 3005209 . PMID  20638402. 
  8. ^ Tam KJ, Watson CT, Massah S, Kolybaba AM, Breden F, Prefontaine GG, Beischlag TV (noviembre de 2011). "Función reguladora de secuencias conservadas aguas arriba de los genes de opsina sensibles a onda larga en peces teleósteos". Investigación de la visión . 51 (21–22): 2295–303. doi : 10.1016/j.visres.2011.09.010 . PMID  21971525.
  9. ^ "Búsqueda:" región de control del locus "[título] Y "Homo sapiens" [porgn] Y vivo [prop]". Gen NCBI . Consultado el 20 de agosto de 2019 .