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Seminario 5 Regulación de la expresión génica II - Sebastian Giusti — Transcript

by Biología Molecular y Genética FMED - UBA · 6,786 words · 1,237 segments · language en · Watch on YouTube

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  1. 0:02En la clase de hoy vamos a analizar la
  2. 0:04segunda parte de la unidad conceptual
  3. 0:07que trata sobre la regulación de la
  4. 0:09expresión génica. Y en esta clase nos
  5. 0:11focalizaremos en los niveles
  6. 0:13postranscripcional, traduccional y
  7. 0:17posttraduccional. Para comprender mejor
  8. 0:20cuál es el foco de la clase y qué es lo
  9. 0:22que suma esta clase número cinco a la
  10. 0:27clase
  11. 0:28anterior, hagamos una breve
  12. 0:30recapitulación de lo que hemos visto
  13. 0:32respecto de la regulación de la
  14. 0:34expresión génica. En la clase anterior
  15. 0:37nos focalizamos en aquellos pasos
  16. 0:41iniciales de la expresión
  17. 0:44génica. En particular vimos como el
  18. 0:48grado de condensación de la cromatina
  19. 0:50regula la accesibilidad de la maquinaria
  20. 0:53transcripcional y a esta a los
  21. 0:56mecanismos que controlan el grado de
  22. 0:58condensación de la cromatina. Los
  23. 0:59denominamos en su conjunto regulaciones
  24. 1:02pretranscripcionales y también vimos los
  25. 1:05mecanismos que regulan el inicio y la
  26. 1:08frecuencia de la transcripción
  27. 1:13misma. Estos
  28. 1:15mecanismos eh los explicamos en términos
  29. 1:20moleculares mediante un conjunto de
  30. 1:22elementos entre los cuales se destacan
  31. 1:25el rol de los factores específicos de la
  32. 1:27transcripción.
  33. 1:29Estas proteínas que tienen la capacidad
  34. 1:31de unirse al ADN en conjunto con otras
  35. 1:35proteínas que se unen a ellos
  36. 1:37denominados
  37. 1:39correguladores, pueden reclutar a sitios
  38. 1:41específicos del genoma a modificadores
  39. 1:44epigenéticos, por ejemplo, complejos
  40. 1:47modificadores de histonas que las pueden
  41. 1:50acetilar, desacetilar, metilar o
  42. 1:53desmetilar y complejos remodeladores de
  43. 1:55la cromatina que pueden movilizar
  44. 1:57algunos núcleos
  45. 1:59exponiendo segmentos específicos del
  46. 2:01ADN.
  47. 2:03Dependiendo de si el sitio a donde se
  48. 2:05unieron estos factores específicos de la
  49. 2:07transcripción, sean potenciadores o
  50. 2:10enhancers por un lado o silenciadores
  51. 2:13por otro, tendrán un efecto positivo o
  52. 2:16negativo sobre la formación del complejo
  53. 2:19del inicio de la transcripción y
  54. 2:21aumentarán o disminuirán respectivamente
  55. 2:24la
  56. 2:25frecuencia de inicio de la
  57. 2:28transcripción. Recordemos que la RN
  58. 2:30polimerasa
  59. 2:322 no solo necesita reconocer
  60. 2:35molecularmente el promotor
  61. 2:38teniendo la zona de la cromatina laxa en
  62. 2:41el sitio del promotor de un gen
  63. 2:43determinado, sino que necesita de
  64. 2:46señales moleculares adicionales para
  65. 2:49pasar de ese estado inactivo, aunque
  66. 2:52posicionado en el promotor, a un estado
  67. 2:55activo. En síntesis, estos procesos que
  68. 2:58analizamos la clase anterior nos
  69. 3:01permitían pensar en un aspecto
  70. 3:04particular de la regulación de la
  71. 3:06expresión
  72. 3:07génica, aquel en donde lo que se está
  73. 3:10regulando es el nivel, es decir, la
  74. 3:14cantidad de un producto
  75. 3:16génico. El resultado de esos procesos
  76. 3:19era si un gen se iba a expresar o no y
  77. 3:21cuál era
  78. 3:22la frecuencia con la que ese gen iba a
  79. 3:26transcribirse, impactando en la cantidad
  80. 3:28del producto
  81. 3:30génico. A diferencia de eso, vamos a
  82. 3:33complejizar algunas cuestiones en el
  83. 3:36seminario de hoy. En primer lugar, vamos
  84. 3:40a analizar algunos puntos diferentes de
  85. 3:43la regulación de la expresión génica
  86. 3:45posteriores a la producción.
  87. 3:48Eh, al inicio de la
  88. 3:50transcripción, por ejemplo, vamos a
  89. 3:53analizar los mecanismos de procesamiento
  90. 3:56de la RN y su exportación al citosol.
  91. 3:59Vamos a estudiar con cierto detalle los
  92. 4:01mecanismos que regulan la
  93. 4:03estabilidad del RN y finalmente vamos a
  94. 4:07estudiar mecanismos que regulan la
  95. 4:09estabilidad y la actividad de las
  96. 4:12proteínas. Esta clase va a estar
  97. 4:15focalizada
  98. 4:17en aquellos genes que codifican para
  99. 4:20proteínas. Es decir, que los ARN cuyo
  100. 4:23procesamiento y regulación vamos a
  101. 4:25analizar son fundamentalmente ARNs
  102. 4:29mensajeros.
  103. 4:34Me gustaría subrayar, ya que vamos a
  104. 4:37analizar con bastante detalle algunos
  105. 4:41mecanismos centrados en las moléculas de
  106. 4:43ARN, algunas propiedades biológicas de
  107. 4:47estas moléculas que las distinguen de
  108. 4:49otras biomoléculas de las células como
  109. 4:50las proteínas y el ADN.
  110. 4:54En primer lugar, a diferencia de la
  111. 4:57molécula de de las moléculas de ADN, que
  112. 4:59son muy estables, las moléculas de ARN
  113. 5:02son lábiles. Esto significa que se
  114. 5:05degradan con
  115. 5:06facilidad, tanto dentro de la célula
  116. 5:09como por fuera cuando se hace un
  117. 5:11procedimiento experimental de extracción
  118. 5:13de ARN de las células.
  119. 5:16Por fuera de las células, las moléculas
  120. 5:18de ARN son muy sensibles, se degradan
  121. 5:21con facilidad ante cambios en el pH y la
  122. 5:23temperatura, por ejemplo. Y dentro del
  123. 5:26interior de las
  124. 5:28células son sustrato de un conjunto
  125. 5:32amplio de enzimas dentro de las células
  126. 5:35que se
  127. 5:36denominan eh nucleasas de ARN. Estas
  128. 5:40nucleas pueden ser exonucleas, es decir,
  129. 5:44pueden degradar a las moléculas de RN a
  130. 5:47partir de sus extremos. Hm.
  131. 5:50despolimerizando los ribonucleótidos que
  132. 5:53las
  133. 5:54constituyen. Y estas son las enzimas más
  134. 5:57abundantes, pero también hay algunas
  135. 5:59endonucleas, es decir, enzimas que
  136. 6:01pueden romper los enlaces entre los
  137. 6:06nucleótidos, los enlaces fosfodiéster
  138. 6:08entre los
  139. 6:09nucleótidos, aún por fuera de los
  140. 6:11extremos de las moléculas.
  141. 6:15Otra propiedad de las moléculas de ARN
  142. 6:18es que si bien en los libros de texto
  143. 6:21tendemos a
  144. 6:23eh tienden a ser representadas de manera
  145. 6:26lineal
  146. 6:30huciones acuosas y dentro de las
  147. 6:32células, las moléculas de RN adoptan
  148. 6:35conformaciones tridimensionales
  149. 6:37complejas. Y esta aquí vemos en esta
  150. 6:40diapositiva un ejemplo de un ARN lineal.
  151. 6:44pero que ha adoptado esta configuración
  152. 6:46tridimensional compleja, formando, por
  153. 6:49ejemplo, enlaces
  154. 6:52complementarios hm en intracatenarios,
  155. 6:56en aquellos sectores en donde se forman
  156. 6:58esos enlaces intracatenarios. Hm. Por
  157. 7:01ejemplo, las adeninas eh de una molécula
  158. 7:05de ARN lineal pueden formar enlaces
  159. 7:08complementarios con uracilos presentes
  160. 7:11en otra parte de la molécula y así
  161. 7:14sucesivamente. Y aquellos tractos en
  162. 7:17donde se forman estas enlaces
  163. 7:19complementarios tienden a adoptar una
  164. 7:21forma
  165. 7:22hiloidal. Esta propiedad de adoptar una
  166. 7:25forma tridimensional compleja nos
  167. 7:28permite comprender cómo dentro de la
  168. 7:30célula se produce un reconocimiento
  169. 7:32específico entre las moléculas de ARN y
  170. 7:36las de otras proteínas. Hm. Recordemos,
  171. 7:39por ejemplo, que el reconocimiento
  172. 7:40molecular proteína a proteína se basa en
  173. 7:43la complementariedad de formas
  174. 7:46tridimensionales. Hm. Un ejemplo es la
  175. 7:49complementaridad que existe entre muchas
  176. 7:51enzimas y su sustrato. Algo análogo,
  177. 7:54esta complementaridad tridimensional
  178. 7:56también se da entre proteínas que tienen
  179. 7:58la capacidad de unirse a determinados
  180. 8:01ARNs y la forma tridimensional
  181. 8:03particular de estos.
  182. 8:06Pero no solo las moléculas de ARN tienen
  183. 8:09la capacidad de unirse a proteínas
  184. 8:12específicas gracias a esta forma
  185. 8:14tridimensional que poseen, sino que
  186. 8:18también pueden unirse a otros ARNs o a
  187. 8:23moléculas de ADN mediante
  188. 8:25complementariedad de bases. Es decir,
  189. 8:28dos principios físicoquímicos distintos
  190. 8:31permiten a las moléculas de RN reconocer
  191. 8:35molecularmente, por un lado, las
  192. 8:37proteínas y, por otro lado, a otros
  193. 8:40ácidos
  194. 8:41nucleicos. Analicemos en primer lugar el
  195. 8:44procesamiento del ARN mensajero
  196. 8:47eucariota.
  197. 8:48Se denomina procesamiento o maduración
  198. 8:51de la RN al conjunto de modificaciones
  199. 8:53que sufre el transcripto primario, el
  200. 8:56producto de la transcripción de la RN
  201. 8:58polimerasa 2, hasta convertirse en el
  202. 9:00transcripto maduro, que es el ARN
  203. 9:03mensajero, listo para ser exportado al
  204. 9:05citosol.
  205. 9:07Este procesamiento consta de tres pasos
  206. 9:11moleculares. La modificación del extremo
  207. 9:145 prima de la RN. El extremo CCO prima
  208. 9:18es está ubicado en el primer nucleótido
  209. 9:22que introduce la RN polimerasa en el
  210. 9:26transcripto en producción.
  211. 9:31Luego el corte y empalme de exones, un
  212. 9:34proceso conocido por su nombre en inglés
  213. 9:36splicing y el y la modificación
  214. 9:39covalente del extremo 3 prima, que es el
  215. 9:43extremo final del ARN.
  216. 9:48A pesar de mencionarlos de manera
  217. 9:51secuencial, estos tres pasos moleculares
  218. 9:54del procesamiento de la RN eucariota no
  219. 9:57son posteriores a la producción del
  220. 10:00transcripto primario, sino que los
  221. 10:04hallazgos durante la década de los 80 y
  222. 10:08de los 90 en el ámbito de la
  223. 10:10investigación permitieron determinar que
  224. 10:13todos estos pasos moleculares de
  225. 10:14procesamiento sonranscripcional.
  226. 10:17ionales ocurren al mismo tiempo que la
  227. 10:19RN polimerasa 2 está transcribiendo
  228. 10:22activamente el transcripto primario. En
  229. 10:26este esquema podemos observar el
  230. 10:29resultado de manera esquemática, el
  231. 10:32resultado de muchos años de
  232. 10:34investigación en donde pudo
  233. 10:35determinarse, por ejemplo, que las
  234. 10:37enzimas y proteínas que catalizan cada
  235. 10:40uno de estos pasos del procesamiento se
  236. 10:44encuentran asociadas efectivamente a
  237. 10:48sectores de la RN polimerasa, por
  238. 10:50ejemplo, las enzimas. Aquí podemos ver a
  239. 10:53las enzimas que van a realizar el
  240. 10:54proceso de capping y a las enzimas que
  241. 10:58van a ser eh el procesamiento de
  242. 11:03splicing y a las que van a modificar al
  243. 11:05extremo tres prima asociadas al dominio
  244. 11:08carboxiterminal fosforilado, que era
  245. 11:10característico de una RN polimerasa en
  246. 11:14activa transcripción.
  247. 11:17Comencemos entonces con el primero de
  248. 11:19estos procesos, la modificación del
  249. 11:21extremo 5 prima que se denomina capping
  250. 11:24en inglés o agregado de la caperusa en
  251. 11:27español. Es una modificación covalente
  252. 11:30de uno de los extremos de la
  253. 11:32RN. Observamos en el sector izquierdo de
  254. 11:35la diapositiva la representación
  255. 11:37molecular en vertical y en celeste de un
  256. 11:40ARN mensajero. Hm.
  257. 11:43El primer nucleótido, el extremo 5
  258. 11:48prima, resultará ser modificado por el
  259. 11:50agregado, por la unión covalente de un
  260. 11:52nucleótido modificado, pero que a
  261. 11:54diferencia del resto de los nucleótidos
  262. 11:56que se unen en un sentido 5 prima, tres
  263. 11:59prima, es decir, con una vinculación
  264. 12:03entre carbonos particulares de los
  265. 12:06azúcares de los ribos nucleótidos.
  266. 12:10En el caso del CAP, la unión es 5 prima
  267. 12:14a CCO prima. Hm. Y otra alteración
  268. 12:18respecto de los nucleótidos usuales es
  269. 12:20que este nucleótido, que es una
  270. 12:21guancina, se encuentra metilada en una
  271. 12:24posición particular de su anillo
  272. 12:26nitrogenado. Hm.
  273. 12:31Los
  274. 12:35transcript de siete metil guanoina
  275. 12:38pueden ser reconocidos molecularmente
  276. 12:40por un conjunto de proteínas denominadas
  277. 12:43complejos de unión a la caperusa. CBC
  278. 12:47por sus siglas en inglés, cap binding
  279. 12:49complex.
  280. 12:51Y el efecto que tiene el agregado de
  281. 12:54esta armazón proteico en el extremo
  282. 12:57cinco prima del mensajero es proteger
  283. 13:00ese extremo de la degradación por las
  284. 13:02abundantes exonucleas dentro de la
  285. 13:05célula y también, como veremos en breve,
  286. 13:09permitirá la correcta exportación del
  287. 13:11ARN a través de los poros nucleares y
  288. 13:15posteriormente también participará del
  289. 13:17reconocimiento de la maquinaria de la
  290. 13:19traducción.
  291. 13:24H analicemos la modificación del otro
  292. 13:27extremo del transcripto primario, del
  293. 13:30extremo final.
  294. 13:33H dentro de la secuencia génica que está
  295. 13:36transcribiendo la RN polimerasa, aquí
  296. 13:39podemos ver en celeste el transcripto
  297. 13:43primario que está siendo producido por
  298. 13:45la RN
  299. 13:47polimerasa utilizando como molde las
  300. 13:50secuencias génicas. Dentro de la
  301. 13:52secuencia génica que va a transcribir la
  302. 13:54RN polimerasa, hay una secuencia que
  303. 13:56quedará plasmada en el
  304. 13:59ARN del transcripto, que es A a Aa U a A
  305. 14:05a
  306. 14:05Aa. Esta secuencia de
  307. 14:10ribonucleótidos es una señal de corte y
  308. 14:14poliadenilación que será reconocido por
  309. 14:16enzimas que estaban viajando en el
  310. 14:18dominio CTD fosforilado de la RNA
  311. 14:21polimerasa y van a catalizar un
  312. 14:25corte un clivaje del transcripto
  313. 14:29primario que está siendo producido por
  314. 14:31la RN polimerasa.
  315. 14:34La RN polimerasa seguirá transcribiendo
  316. 14:37algunos eh cientos de nucleótidos más,
  317. 14:40pero ese ARN adicional que genere la
  318. 14:42polimerasa es frecuentemente
  319. 14:45degradado. Ahora bien, luego que se
  320. 14:48produce el corte o clivaje justo por
  321. 14:50debajo de esta secuencia de clivaje y
  322. 14:54poladenilación, otra enzima
  323. 14:57denominada eh
  324. 14:59poliapolimerasa va a adicionar cientos
  325. 15:03de nucleótidos de adenina en este
  326. 15:05extremo final del transcripto. Notemos
  327. 15:09entonces que esta cola de polia, este
  328. 15:11tracto de adeninas, no estaba codificada
  329. 15:14en el genoma, sino que es agregado por
  330. 15:16una enzima que polimeriza en ausencia de
  331. 15:19molde.
  332. 15:22Está tracto de cientos de moléculas de
  333. 15:25adenina es reconocido por un conjunto de
  334. 15:27proteínas denominadas proteínas de unión
  335. 15:30a la poli o polie binding proteins que
  336. 15:34nuevamente protegen ahora el extremo
  337. 15:37tres prima de la acción de
  338. 15:40exonucleas y van a permitir la correcta
  339. 15:43exportación y el reconocimiento de la
  340. 15:45maquinaria transduccional, es decir,
  341. 15:48tanto la modificación del extremo 5
  342. 15:50prima como del extremo 3 prima convergen
  343. 15:53en las funciones que cumplen, aunque los
  344. 15:55mecanismos moleculares que las producen
  345. 15:58sean distintos.
  346. 16:01Analicemos ahora la última de
  347. 16:04las modificaciones eh de procesamiento
  348. 16:08que sufre el transcripto
  349. 16:11primario, el corte y empalme de exones o
  350. 16:16como se lo conoce en inglés splicing del
  351. 16:19RN
  352. 16:20mensajero. Para comprender este último
  353. 16:22tipo de procesamiento, debemos advertir
  354. 16:27que los genes eucariotas son
  355. 16:31discontinuos. Este hallazgo producido en
  356. 16:33la década de los 70 sorprendió a la
  357. 16:36comunidad científica que venía
  358. 16:38trabajando hasta ahora para comprender
  359. 16:40los mecanismos de expresión génica con
  360. 16:43sistemas procariotas en donde los genes
  361. 16:45son continuos. ¿Qué significa
  362. 16:48exactamente que los genes eucariotas
  363. 16:50sean discontinuos?
  364. 16:53Significa que las
  365. 16:55secuencias que están presentes en el
  366. 17:00transcripto maduro, en aquel que va a
  367. 17:02ser exportado el citosol, no se
  368. 17:04encuentran de manera continua y lineal
  369. 17:07en el genoma a partir del cual se
  370. 17:09produce el transcripto primario, sino
  371. 17:12que esas secuencias se encuentran
  372. 17:14fragmentadas y dispersas, interrumpidas,
  373. 17:17si se quiere, por otras
  374. 17:19secuencias de ADN. que no van a estar
  375. 17:23presentes en el transcripto final que va
  376. 17:26a ser exportado al
  377. 17:27citosol. Por convención, aquellas
  378. 17:30secuencias del ADN que finalmente
  379. 17:33estarán representadas en el transcripto
  380. 17:35maduro se las denomina exones. Y a las
  381. 17:39secuencias entre los exones que serán
  382. 17:42removidas durante el procesamiento y por
  383. 17:45ende estarán presentes en el transcripto
  384. 17:48maduro final, se las denomina intrones.
  385. 17:54Algo notable es que los exones suelen
  386. 17:58ser en general mucho más pequeños que
  387. 18:01los intrones. Hm. De modo tal que los
  388. 18:03exones representan una proporción
  389. 18:05minoritaria en la secuencia total de
  390. 18:11ADN. ¿Cómo es este proceso de remoción
  391. 18:15de intrones?
  392. 18:18Es un proceso molecular que también fue
  393. 18:21comenzado que se comenzó a comprender
  394. 18:23durante la década de los 70, pero
  395. 18:25avanzaron las investigaciones a la
  396. 18:27década posterior para lograr descifrarlo
  397. 18:29de una manera más
  398. 18:31completa y debemos tener en cuenta para
  399. 18:34comprender lo que es un proceso
  400. 18:36altamente preciso en términos
  401. 18:38moleculares. Notemos que
  402. 18:41implica el clivaje, el corte de eh los
  403. 18:46enlaces covalentes en dos puntos de la
  404. 18:50secuencia del transcripto primario y la
  405. 18:53unión posteriormente de dos exones que
  406. 18:57estaban separados antes por un intrón.
  407. 19:01Notemos que si este proceso se
  408. 19:03produjera, por ejemplo, por un error
  409. 19:05molecular de un único nuucleótido, esto
  410. 19:08tendría
  411. 19:10consecuencias negativas para la célula,
  412. 19:12porque esto probablemente produciría una
  413. 19:15alteración en cómo se leen los codones
  414. 19:18en el proceso de la traducción, luego en
  415. 19:20el transcripto primario. Por eso, una
  416. 19:24pregunta que se hacía la comunidad
  417. 19:25científica durante los años 70 y 80 es,
  418. 19:29¿cuál es el proceso molecular que
  419. 19:31permite remover los intrones y unir los
  420. 19:34exones con tanta exactitud?
  421. 19:37Y parte de la respuesta es que se han
  422. 19:39encontrado que secuencias en el
  423. 19:43transcripto primario,
  424. 19:46hm, denominadas secuencias con senso del
  425. 19:48splicing, van a guiar a la maquinaria
  426. 19:51molecular que va a ejecutar estos pasos
  427. 19:53de corte y empalme. Estas secuencias con
  428. 19:57senso del splicing se ubican
  429. 19:59fundamentalmente en tres sectores.
  430. 20:06en aquella región que está en la
  431. 20:08interfaz entre el exón y el
  432. 20:11intrón, un sitio que está hacia el
  433. 20:14extremo 5 prima del
  434. 20:17transcripto. Lo llamaremos sitio dador
  435. 20:20del splicing o sitio 5 prima. Otra
  436. 20:23secuencia que está también en la
  437. 20:26interfaz entre el intron y el exón
  438. 20:29posterior, que denominaremos sitio
  439. 20:32aceptor del splicing o sitio 3 prima y
  440. 20:36nucleótidos que están en el interior del
  441. 20:38exón que se denominan sitio de
  442. 20:41ramificación. Hm.
  443. 20:44Estas secuencias, como yo les decía, van
  444. 20:47a reclutar a la maquinaria molecular que
  445. 20:50va a ejecutar los pasos de ruptura y
  446. 20:54formación de nuevos enlaces covalentes
  447. 20:57característicos del
  448. 21:00splicing. Justamente lo que se descubrió
  449. 21:03en los años 80 fue que esta maquinaria
  450. 21:06puede hacer este trabajo con enorme
  451. 21:08precisión por su composición molecular.
  452. 21:13Estamos hablando de un conjunto de
  453. 21:16proteínas asociadas a RN pequeños que en
  454. 21:20conjunto se denomina el
  455. 21:24spliciosoma. A las moléculas que se
  456. 21:26componen por ARNs y proteínas que forman
  457. 21:29un complejo funcional entre ARns y
  458. 21:32proteínas, se las conoce como
  459. 21:35ribonucleoproteínas y es un conjunto de
  460. 21:37ribonucleoproteínas las que conforman el
  461. 21:40spliciosoma.
  462. 21:42Hay un total de cinco
  463. 21:44ribonucleoproteínas. Cada una de ellas
  464. 21:47va a estar unida a un pequeño RN
  465. 21:50denominado ARN pequeño nuclear.
  466. 21:55Sns, por sus siglas en inglés, small
  467. 21:58nuclear arns. H.
  468. 22:03Aquí observamos, por ejemplo, una de
  469. 22:06estas
  470. 22:08ribonucleoproteínas h que por estar
  471. 22:12asociadas a RN pequeños se las denomina
  472. 22:15en inglés SN RNPs, small nuclear
  473. 22:19ribonucleo proteins. Y en la jerga de la
  474. 22:22investigación científica, como es una
  475. 22:24palabra difícil de leer porque no tiene
  476. 22:26vocalas, se la llama
  477. 22:30snorps. Entonces, podemos decir que el
  478. 22:32espliciosoma está compuesto de cinco
  479. 22:35snurps, cada uno de ellos compuesto por
  480. 22:38sub unidades proteicas y uno de estos
  481. 22:40cinco ARN pequeños
  482. 22:45nucleares. El
  483. 22:47reconocimiento entonces de la secuencia
  484. 22:49consenso que está entre los exones y los
  485. 22:52intrones y del sitio de ramificación es
  486. 22:55producido por complementariedad de bases
  487. 22:57entre los ARNs pequeños que forman parte
  488. 23:01de las subunidades del
  489. 23:03espliciosoma. Y también veremos que la
  490. 23:05interacción entre las subunidades del
  491. 23:08esplayosoma entre sí también van a estar
  492. 23:10mediadas por reconocimiento, por
  493. 23:12complementariedad de bases de los ARN
  494. 23:15pequeños. entre
  495. 23:18sí. Analicemos un poco más en detalle
  496. 23:21cuáles son los mecanismos moleculares
  497. 23:23que ejecutan estas ribonucleos
  498. 23:26proteínas, es decir, el
  499. 23:28spliciosoma. Cada evento de splicing,
  500. 23:31como hemos conceptualizado, remueve un
  501. 23:34intrón e involucra dos reacciones
  502. 23:37secuenciales de corte eh y formación de
  503. 23:41nuevos enlaces covalentes conocidas como
  504. 23:44transesterificaciones. Hm.
  505. 23:46En un primer momento, distintas
  506. 23:49subunidades del pladiciosoma, distintas
  507. 23:53ribonucleoproteínas reconocen los
  508. 23:55distintos sitios con censo, uno el sitio
  509. 23:58dador del splicing, otro el sitio de
  510. 24:01ramificación y la primera ruptura y
  511. 24:04formación de enlaces covalentes se da
  512. 24:06aquí, en
  513. 24:08donde un nucleótido particular en el
  514. 24:11sitio de ramificación forma un enlace
  515. 24:13covalente con el nucleótido que estaba
  516. 24:17en la transición entre un exón y un
  517. 24:19intrón en el sitio dador de splicing.
  518. 24:22Esto involucrará una ruptura previa de
  519. 24:25este enlace y la formación de un enlace
  520. 24:27covalente. Un segundo. Esto generará
  521. 24:30esta esta primera reacción genera un
  522. 24:32pequeño
  523. 24:34lazo en el punto de ramificación. Luego,
  524. 24:38la segunda transestificación se dará
  525. 24:41entre el extremo hidroxilo libre que
  526. 24:43quedó en el
  527. 24:44exón eh anterior y el límite exxón
  528. 24:50intrón posterior. Esta es la segunda
  529. 24:53transestificación que produce el
  530. 24:55splazoma. Estas reacciones están
  531. 24:58catalizadas
  532. 24:59enzimáticamente y algo notable es que
  533. 25:02esa actividad enzimática no es no está
  534. 25:05producida por las proteínas del
  535. 25:08esplicosoma, sino que está catalizada
  536. 25:10por los ARN pequeños
  537. 25:13mismos. Y esta fue una de las primeros
  538. 25:15descubrimientos de que los moléculas de
  539. 25:18ARN también pueden funcionar como
  540. 25:20catalizadores biológicos o ribocimas.
  541. 25:24Finalmente, entonces, como consecuencia
  542. 25:26de la remoción de este intron, eh el
  543. 25:29intrón queda en forma de lazo y luego se
  544. 25:31degradará en el interior del núcleo y en
  545. 25:34el sitio en donde se produjo el empalme
  546. 25:37de los dos hexones que antes estaban
  547. 25:39separados por un intrón y ahora quedaron
  548. 25:43continuos, queda un residuo proteico,
  549. 25:45¿si? una modificación proteica alrededor
  550. 25:48de ese sitio en donde se produjo el
  551. 25:49splicing, aquí representado en el
  552. 25:51esquema con un pequeño cuadrado rojo que
  553. 25:53se denomina complejo de unión a exones.
  554. 25:57Hm. Recordemos a este componente
  555. 25:59molecular porque cumplirá una función
  556. 26:02que analizaremos
  557. 26:06posteriormente. Si bien el splicing se
  558. 26:09produce cada vez que se transcribe
  559. 26:12cualquier
  560. 26:13ARN eucariota y en particular cualquier
  561. 26:16ARN
  562. 26:18humano, se ha podido identificar que
  563. 26:20este proceso no ocurre exactamente del
  564. 26:23mismo modo para el mismo transcripto en
  565. 26:26distintos tejidos en los que este gen se
  566. 26:29exprese o en distintos momentos del
  567. 26:32desarrollo. Por ejemplo, se ha visto que
  568. 26:36ciertas secuencias que, por ejemplo,
  569. 26:39pensemos en esta representación en donde
  570. 26:43tenemos un gen eucariota discontinuo
  571. 26:46compuesto por cinco hexones. Y
  572. 26:49focalicémonos en el exon número tres. Lo
  573. 26:52que se ha observado es que este gen
  574. 26:55cuando se expresa en ciertos
  575. 26:57tejidos, esta secuencia que denominamos
  576. 27:00exón se comporta como tal y está
  577. 27:02presente en ARN mensajero maduro y
  578. 27:06contribuye, por ejemplo, con sus
  579. 27:09secuencias a la codificación de los
  580. 27:12aminoácidos que finalmente van a ser
  581. 27:14traducidos a partir de la misma. En
  582. 27:17tanto que cuando estos cuando este gen
  583. 27:20se expresa en otros tejidos, este
  584. 27:23secuencia ya no se comporta como un
  585. 27:25exón, sino que se comporta como un
  586. 27:27intrón y es removido. Hm. Y está ausente
  587. 27:31del transcripto primario. H el efecto
  588. 27:34final es que distintos tejidos generan
  589. 27:38isoformas de una misma proteína,
  590. 27:41variantes funcionales de una misma
  591. 27:44proteína.
  592. 27:46Veámoslo con un poco más de
  593. 27:52detalle. En el caso del gen de la
  594. 27:54tropimioina, como para poner un ejemplo,
  595. 27:56que seguramente es una proteína que
  596. 27:58seguramente quienes estén haciendo
  597. 28:00histología ya la han analizado porque
  598. 28:04cumple un rol en la contracción
  599. 28:06muscular.
  600. 28:09Sin embargo, este gen de la
  601. 28:10tropomicioina no se expresa únicamente
  602. 28:13en el músculo estriado, hm, sino que se
  603. 28:17expresa en otros tejidos. Y si uno
  604. 28:20compara cuáles son las secuencias que se
  605. 28:24comportan como exones en el músculo
  606. 28:27estriado, cuando uno compara con la
  607. 28:30secuencia del transcripto primario,
  608. 28:32notará que hay diferencias respecto de
  609. 28:34cuáles son las secuencias que se
  610. 28:35comportaron como exones en
  611. 28:37comparación con los transcriptos que se
  612. 28:40generan cuando este gen se expresa en el
  613. 28:44cerebro. Hm.
  614. 28:46Es decir, por un
  615. 28:50lado, el concepto de splicing
  616. 28:53alternativo nos ayuda a pensar en un
  617. 28:57mecanismo mediante el cual se aumenta la
  618. 28:59capacidad codificante del genoma, porque
  619. 29:02a partir de un mismo segmento de ADN
  620. 29:05pueden
  621. 29:06generarse distintos transcriptos
  622. 29:08primarios, seguramente en tejidos
  623. 29:10distintos o en distintos momentos del
  624. 29:12desarrollo que generarán isoforas de una
  625. 29:15misma
  626. 29:16proteína, pero también nos permite
  627. 29:20relativizar de alguna manera la
  628. 29:22definición de exón o intrón, h, ya que
  629. 29:26algunas secuencias se comportan como
  630. 29:29exones en algunos tejidos y en algunos
  631. 29:31contextos particulares del desarrollo,
  632. 29:33pero no se comportan como exones en
  633. 29:38otros. ¿Cómo se regula este splicing
  634. 29:42alternativo?
  635. 29:47Este splicing alternativo, primero antes
  636. 29:49de ver los mecanismos de
  637. 29:52regulación, me gustaría mencionar en qué
  638. 29:54consiste. No toda alteración del
  639. 29:56mecanismo de splicing ha sido observada
  640. 29:59empíricamente. La más lo más frecuente
  641. 30:02es que una secuencia que se comporta
  642. 30:04como un exón en ciertos tejidos se
  643. 30:07comporte como un intrón en otros. Y a
  644. 30:09este mecanismo se lo denomina salteo de
  645. 30:11exones. Hm.
  646. 30:13También se puede producir la retención
  647. 30:15de un intron, es decir, una secuencia
  648. 30:17que usualmente se comporta con como un
  649. 30:19intron, no sea removida en algunos
  650. 30:22tejidos. Hm. Y hay otros mecanismos
  651. 30:25adicionales que también han sido
  652. 30:27descrptos. La pregunta sería ahora,
  653. 30:30¿cuáles son los mecanismos moleculares
  654. 30:32que
  655. 30:33permiten que en distintos tejidos o en
  656. 30:36distintos momentos del
  657. 30:38desarrollo, a partir de la expresión del
  658. 30:40mismo gen, se generen estas formas
  659. 30:42alternativas de splicing?
  660. 30:46Para comprender estos mecanismos
  661. 30:49moleculares, volvamos a un concepto que
  662. 30:51hemos visto hace algunos
  663. 30:53minutos, la idea de las secuencias
  664. 30:56consenso del
  665. 30:58splicing. Que las secuencias sean
  666. 31:01consenso. Este nombre particular que le
  667. 31:04damos significa que no todas las
  668. 31:07secuencias que encontramos los límites
  669. 31:09entre los exones e intrones y las
  670. 31:12secuencias de los puntos de ramificación
  671. 31:14son exactamente idénticas en todos los
  672. 31:19exones e intrones en los distintos genes
  673. 31:21humanos, sino que hay un alto grado de
  674. 31:24similitud.
  675. 31:27Entonces, esto
  676. 31:29hace o ha podido observarse que algunas
  677. 31:33secuencias
  678. 31:34particulares tengan mayor capacidad para
  679. 31:37reclutar a la maquinaria del splicing,
  680. 31:40para reclutar a ese sitio al
  681. 31:43spliciosoma.
  682. 31:44A esas secuencias que tienen alta
  683. 31:46afinidad por el splicosoma, las
  684. 31:48denominados las denominamos secuencias
  685. 31:51fuertes de
  686. 31:53splicing. En tanto que variantes de
  687. 31:55estas secuencias consenso que tienen una
  688. 31:58menor capacidad para reclutar al
  689. 32:00pliciosoma y que necesitan de proteínas
  690. 32:03adicionales para producir efectivamente
  691. 32:05este reclutamiento, las denominamos
  692. 32:07secuencias débiles del
  693. 32:11splicing. Con esta
  694. 32:14consideración, veamos otro aspecto de
  695. 32:17este mecanismo de regulación, la
  696. 32:19existencia de proteínas reguladoras del
  697. 32:23splicing.
  698. 32:25Imaginemos e dos tejidos
  699. 32:27inicialmente en donde se expresa un
  700. 32:29mismo gen. Podríamos pensar en el
  701. 32:31ejemplo del gen de la
  702. 32:33tropomiosina en el músculo estriado
  703. 32:36esquelético, una célula del músculo
  704. 32:38estriado esquelético y una célula del
  705. 32:41tejido
  706. 32:42nervioso. Imaginemos que para un intrón
  707. 32:46particular, aquí representado en
  708. 32:48amarillo, posee secuencias fuertes de
  709. 32:51splicing, es decir, que por sí misma
  710. 32:55puede reclutar de manera efectiva al
  711. 32:57spliciosoma.
  712. 32:59Si en el primer tejido no hay ninguna
  713. 33:02proteína adicional que bloquee el
  714. 33:05reconocimiento de estos sitios fuertes
  715. 33:07de splicin, el splicosoma removerá el
  716. 33:10intron y este intrón se comportará como
  717. 33:12tal y no estará representado en el
  718. 33:15transcripto maduro. Pero si en un
  719. 33:17segundo tejido en donde este mismo gen
  720. 33:20se está expresando está presente una
  721. 33:23proteína que se une a uno de los sitios
  722. 33:25consensos del splicing,
  723. 33:27ocultándolo de su reconocimiento por el
  724. 33:30spliciosoma, este intrón no podrá ser
  725. 33:33removido y pasará a comportarse como un
  726. 33:36exón, es decir, estará presente en el
  727. 33:39transcripto primario final.
  728. 33:43Algo similar pero complementario,
  729. 33:45podemos pensar en otro ejemplo en donde
  730. 33:47tenemos un intron con secuencias débiles
  731. 33:50de splicing. Habíamos dicho que si hay
  732. 33:53secuencias con senso
  733. 33:55débiles, ellas mismas no pueden reclutar
  734. 33:58por sí mismas a la maquinaria de
  735. 33:59splicing y en ausencia en un tejido
  736. 34:02particular de proteínas adicionales que
  737. 34:04ayuden a este reclutamiento, este
  738. 34:06intrón no será removido y se comportará
  739. 34:09como un exón. estará presente en el
  740. 34:11transcripto maduro. En tanto que en un
  741. 34:14segundo tejido que contenga estas
  742. 34:15proteínas activadoras que permitan
  743. 34:18reclutar al espliciosoma, efectivamente
  744. 34:21se producirá el splicing. Hm. En otras
  745. 34:25palabras, la existencia del splicing
  746. 34:28alternativo se debe a que distintas
  747. 34:30células de distintos tejidos o en
  748. 34:33distintos momentos del desarrollo, el
  749. 34:35repertorio de proteínas reguladoras del
  750. 34:38splicing que hay en cada uno de estos
  751. 34:40tipos celulares difiere entre sí.
  752. 34:47Entonces, como consecuencia de estos
  753. 34:50tres pasos de procesamiento, la
  754. 34:53modificación del extremo 3 prima, del
  755. 34:55extremo 5 prima y el corte y empalme de
  756. 34:59exones, las secuencias que quedan
  757. 35:02presentes en el ARN mensajero maduro son
  758. 35:05las siguientes. En el extremo cinco
  759. 35:08prima estará el CAP o la
  760. 35:10caperusa, pero el primer
  761. 35:13nucleótido luego de la Caperusa, no es
  762. 35:17el nucleótido en donde la traducción va
  763. 35:21a comenzar, sino que hay una secuencia
  764. 35:23de nucleótidos previas al inicio de la
  765. 35:26traducción y a ese segmento que está
  766. 35:29presente en el ARN maduro y por
  767. 35:31endexónico se lo denomina región cinco
  768. 35:35prima no traducida.
  769. 35:37por sus siglas en inglés, región 5 prima
  770. 35:40UTR, untranslated
  771. 35:44region. Luego del codón que inicia la
  772. 35:48traducción, que es el codón AUG, que
  773. 35:51codifica para meteonina, está la
  774. 35:54secuencia codificante, la secuencia de
  775. 35:56codones que serán efectivamente
  776. 35:58traducidos hasta llegar a un codón stop.
  777. 36:03Pero luego del codon stop, el ARN
  778. 36:05mensajero maduro continúa y hay una
  779. 36:08secuencia no traducida, pero en el otro
  780. 36:11extremo que se que se la denomina región
  781. 36:153 prima
  782. 36:16UTR y que es previa al agregado de la
  783. 36:19cola de polía que fue producto de uno de
  784. 36:22los pasos de procesamiento. Son entonces
  785. 36:25estas secuencias las que están presentes
  786. 36:27en el ARN maduro. Y déjenme adelantarles
  787. 36:30que las regiones 5 prima UTR y 3 prima
  788. 36:34UTR cumplirán un rol fundamental en
  789. 36:38regular la estabilidad del transcripto
  790. 36:43primario. Sin
  791. 36:44embargo, esta representación idealizada
  792. 36:48del transcripto lineal no es lo que
  793. 36:50ocurre en el interior de las células,
  794. 36:53porque como hemos podido ver, los ARN se
  795. 36:56encuentran relacionados con una
  796. 36:58multiplicidad de proteínas que han ido
  797. 37:01adquiriendo a lo largo de su maduración.
  798. 37:05No solo tenemos a las proteínas de unión
  799. 37:07al CAP, el CAP Binding Complex por un
  800. 37:11lado y las proteínas de unión a la poli
  801. 37:14por el otro, sino que también tenemos
  802. 37:17otro repertorio de proteínas nucleares,
  803. 37:19entre ellas los complejos de unión
  804. 37:21exones en todos los puntos en donde se
  805. 37:24produjo un sitio de splicing. Todas
  806. 37:26estas conjunto de proteínas son
  807. 37:30necesarias para que se produzca la
  808. 37:32correcta exportación.
  809. 37:35del ARN mensajero maduro desde el núcleo
  810. 37:39en donde se produjo hacia el citosol a
  811. 37:42través de los poros nucleares en donde
  812. 37:44va a producirse el proceso de la
  813. 37:45traducción.
  814. 37:48También estas proteínas son necesarias
  815. 37:51para que se produzca la interacción con
  816. 37:55proteínas denominadas factores de
  817. 37:59iniciación de la traducción eucariotas H
  818. 38:02y que van a permitir el comienzo de la
  819. 38:05traducción del
  820. 38:07transco. En
  821. 38:09particular, aquí observamos a dos
  822. 38:12proteínas, dos factores del inicio de la
  823. 38:15traducción.
  824. 38:17que interactúan por un lado con el
  825. 38:20complejo de unión al CAP y por otro lado
  826. 38:23con las proteínas de unión a la cola de
  827. 38:26poli de modo tal que la
  828. 38:29configuración que permite la traducción
  829. 38:32del ARN mensajero es esta configuración
  830. 38:35circular.
  831. 38:39Esto, este aspecto particular, esta
  832. 38:41configuración particular de proteínas de
  833. 38:44unión a la RN que van a permitir su
  834. 38:46correcta exportación y
  835. 38:48traducción funciona en términos
  836. 38:50moleculares como un control de calidad
  837. 38:54de la expresión génica, ya que evita
  838. 38:57que, por ejemplo, si un ARN mensajero se
  839. 39:01rompe por un accidente molecular, se
  840. 39:03trunca, evita que esa región truncada
  841. 39:06sea exportada y traducida. Hm. Y este es
  842. 39:10otro sentido entonces en el que podemos
  843. 39:13pensar la regulación de la expresión
  844. 39:16génica, regulando el funcionando como un
  845. 39:20control de calidad de estos productos
  846. 39:22génicos.
  847. 39:25Una vez en el citosol, el ARN mensajero
  848. 39:28en esta configuración
  849. 39:30circular que está determinada por la
  850. 39:33interacción entre las proteínas que se
  851. 39:35unen a sus extremos y los factores del
  852. 39:37inicio de la traducción,
  853. 39:39permiten el ensamblaje de las
  854. 39:41subunidades de los ribosomas sobre el
  855. 39:44mensajero y la correcta traducción del
  856. 39:47mismo. En esta imagen, lo que puede
  857. 39:50observarse es algo frecuente en los ARN
  858. 39:53mensajeros maduros que han sido
  859. 39:55exportados correctamente, que comienzan
  860. 39:57a ser traducidos de manera simultánea
  861. 40:00por muchos
  862. 40:02ribosomas. Por supuesto, todos se
  863. 40:06ensamblan alrededor del codón de inicio
  864. 40:09de la traducción y luego avanzan. Hm. En
  865. 40:11donde uno puede ver de manera
  866. 40:13esquemática cómo va generándose la
  867. 40:15proteína. Hm. Cada vez más larga.
  868. 40:19A medida que los ribosomas avanzan el
  869. 40:21proceso de traducción.
  870. 40:27Un aspecto a considerar que forma parte
  871. 40:30de los mecanismos de control de calidad
  872. 40:32es el hecho de que cuando por una
  873. 40:37mutación, por ejemplo, aparece un codón
  874. 40:40stop prematuro en una proteína, esos
  875. 40:44ARNs son efectivamente degradados, no
  876. 40:47son traducidos generando una proteína
  877. 40:50más corta. Y para comprender el
  878. 40:52mecanismo por el cual se detectan los
  879. 40:56codones stop
  880. 40:58prematuros, vamos a analizar a un
  881. 41:01proceso
  882. 41:02denominado degradación de RN mensajero
  883. 41:05por secuencias de terminación prematura.
  884. 41:08Esto comúnmente se conoce, eh se lo
  885. 41:11nombra en inglés como nonsense mediated
  886. 41:13decay.
  887. 41:16Para comprender cómo funciona este
  888. 41:18mecanismo, debemos
  889. 41:21recordar, comparemos a un a la
  890. 41:24traducción pionera, es decir,
  891. 41:27al primer proceso de traducción cuando
  892. 41:30pase el primer ribosoma que va a
  893. 41:31traducir este
  894. 41:33RN en presencia o en ausencia de este
  895. 41:36codón stop adicional. Para que
  896. 41:38comprendamos esta representación,
  897. 41:40tenemos en la izquierda un transcripto
  898. 41:43normal en donde no se está representando
  899. 41:45su configuración circular para hacerlo
  900. 41:48más simple a la representación y en
  901. 41:51donde aquí en el último de los exones
  902. 41:55antes de la cola de polía se representa
  903. 41:57con este pequeña esfera el codón stop.
  904. 42:04Aquí
  905. 42:08tenemos en en el en un transcripto que
  906. 42:11ha adquirido por una mutación un codón
  907. 42:14stop prematuro, el codón stop natural y
  908. 42:17el codón stop extra producto de esa
  909. 42:21mutación.
  910. 42:22Como les decía, aquí está representado
  911. 42:25el ribosoma con sus subunidades 60s y
  912. 42:2840s. Lo que ocurre en condiciones
  913. 42:30fisiológicas es que cuando se produce la
  914. 42:34primera rueda de traducción, el ribosoma
  915. 42:37al pasar por el complejo de un exones,
  916. 42:40¿recuerdan que era ese complejo que
  917. 42:42quedaba unido en los empalmes entre dos
  918. 42:45sexones
  919. 42:48adyacentes,
  920. 42:50esto mantiene la estabilidad del
  921. 42:53transcript? Hm.
  922. 42:56En cambio, por ejemplo, cuando hay un
  923. 42:58codón stop temprano, el ribosoma va a
  924. 43:01despegarse al encontrarse un primer
  925. 43:04codón stop y no
  926. 43:06modificará a los complejos de unión
  927. 43:09exones que están en un punto posterior.
  928. 43:12Estos complejos de unión exones no
  929. 43:14modificados por esta primera rueda de
  930. 43:18traducción que tiene el transcripto,
  931. 43:22reclutarán exonucleas que van a inducir
  932. 43:25la degradación temprana del transcripto.
  933. 43:28Dicho de otro modo, usualmente se
  934. 43:31observa que codones stop tempranos,
  935. 43:34frecuentemente en exones previos al
  936. 43:37último, inducen este mecanismo de
  937. 43:39degradación temprana y esto conduce a
  938. 43:42que la célula no produzca proteínas
  939. 43:45truncas ni utilice recursos de
  940. 43:47traducción en proteínas no
  941. 43:51funcionales. Analicemos a continuación
  942. 43:53los mecanismos moleculares que regulan
  943. 43:56la estabilidad de los ARN mensajeros. en
  944. 43:58condiciones fisiológicas, es decir, en
  945. 44:01condiciones de ausencia de mutación.
  946. 44:07Ha podido determinarse experimentalmente
  947. 44:09que no todos los ARN
  948. 44:12mensajeros dentro de una célula tienen
  949. 44:14la misma duración en el tiempo. Algunos
  950. 44:17se degradan más rápido y otros se
  951. 44:19degradan más lento. Es decir, sus vidas
  952. 44:22medias, el término molecular que se
  953. 44:24utiliza para definir
  954. 44:26esto, puede ser un tiempo muy corto,
  955. 44:29durar solo unos pocos minutos. Y en ese
  956. 44:32caso diremos que esos ARNs mensajeros
  957. 44:34son
  958. 44:35inestables, en tanto que hay otros
  959. 44:38debidas medias muy largas que son muy
  960. 44:39estables. Por ejemplo, los ARNs
  961. 44:43mensajeros eh de proteínas que codifican
  962. 44:46proteínas que controlan el ciclo celular
  963. 44:48suelen ser ARN inestables. Tanto que los
  964. 44:51ARN mensajeros de proteínas abundantes
  965. 44:54que tienen importancia funcional,
  966. 44:56proteínas estructurales, por ejemplo,
  967. 44:59suelen tener vidas medias mucho más
  968. 45:02prolongadas. Esto permitió
  969. 45:05advertir que existen mecanismos dentro
  970. 45:08de las células que regulan de manera
  971. 45:11diferencial la degradación de algunos
  972. 45:15ARN versus otros. en particular pueden
  973. 45:18proteger a un subconjunto de ARN
  974. 45:20mensajeros de la acción de
  975. 45:22exodiendonucleas o exponer a otros a las
  976. 45:25mismas y regular así de manera
  977. 45:28diferencial estas vidas medias.
  978. 45:32Parte de los mecanismos moleculares que
  979. 45:35regulan esta estabilidad suelen ser
  980. 45:37generales. Por ejemplo, la existencia,
  981. 45:40como ya hemos visto, de complejos de
  982. 45:43unión a la caperusa o de proteínas de
  983. 45:46unión a la cola de polia. Pero también
  984. 45:48hay mecanismos que actúan de manera
  985. 45:50diferencial sobre los distintos
  986. 45:52transcriptos. Por ejemplo, pueden unirse
  987. 45:55a ellos, dependiendo de la forma
  988. 45:57tridimensional que adopten estos
  989. 45:59transcriptos, diferentes proteínas de
  990. 46:02unión
  991. 46:04ARN, RBPs, por sus siglas en inglés, RNA
  992. 46:08binding proteins. Y estas proteínas de
  993. 46:11unión a la RN pueden conferirle
  994. 46:14estabilidad o inestabilidad, ya sea si
  995. 46:17protejan o recluten al sitio del AN
  996. 46:21mensajero a las exoyendonucleasas.
  997. 46:25Vamos a analizar con cierto detalle a
  998. 46:27continuación un mecanismo particular de
  999. 46:31regulación de la estabilidad de los ARN
  1000. 46:34que está mediado por una familia de
  1001. 46:37pequeños ARNs no codificantes que
  1002. 46:41funcionan como reguladores
  1003. 46:43posttranscripcionales de la expresión
  1004. 46:45génica. se denominan
  1005. 46:48micros. Estas moléculas están
  1006. 46:51codificadas por el genoma y generan
  1007. 46:54cuando adoptan su forma madura,
  1008. 46:57pequeños eh oligonucleótidos de RN de
  1009. 47:01aproximadamente 21 nucleótidos de
  1010. 47:03longitud.
  1011. 47:06Estos nucleótidos en el citosol se unen
  1012. 47:09a un
  1013. 47:10complejo proteico denominado risk por
  1014. 47:14sus siglas en inglés, que se traduce
  1015. 47:17como complejo efector, complejo
  1016. 47:19silenciador eh de RNA.
  1017. 47:24Y lo que hace el micro RN es
  1018. 47:28guiar es por el complementariedad de
  1019. 47:31bases a este complejo efector
  1020. 47:35un usualmente a un segmento localizado
  1021. 47:38en el extremo tres prima no traducido
  1022. 47:41del ARN
  1023. 47:42mensajero. Entonces, dependiendo de la
  1024. 47:45complementariedad o no que existe entre
  1025. 47:47el micro RN y el ARN mensajero en
  1026. 47:51cuestión, esto guiará o no al complejo
  1027. 47:55efector de
  1028. 47:56silenciamiento. Una vez que este
  1029. 47:58complejo proteico compuesto por diversas
  1030. 48:00proteínas, una de ellas son las
  1031. 48:02proteínas de la familia argonautas, aquí
  1032. 48:04representadas con la sigla
  1033. 48:07ago, se desencadenan una serie de
  1034. 48:09procesos que van a reprimir la
  1035. 48:12traducción de este mensajero y también
  1036. 48:15van a inducir la degradación de la RN
  1037. 48:18mensajero. Es decir, los microarrenes al
  1038. 48:20unirse al transcripto maduro en el
  1039. 48:23citosol disminuyen la vida media del
  1040. 48:26transcripto y evitan que se siga
  1041. 48:29traduciendo. El genoma humano posee
  1042. 48:31alrededor de 2,300 genes para diferentes
  1043. 48:34micro RDNs y un mismo una misma
  1044. 48:38secuencia de micro RNES tiene distintos
  1045. 48:40blancos moleculares, ya que regulará a
  1046. 48:44todos aquellos transcriptos maduros que
  1047. 48:46tengan secuencias complementarias.
  1048. 48:49a la secuencia del micro
  1049. 48:53RN. Estos micro RNs entonces participan
  1050. 48:56de la regulación fina de los niveles de
  1051. 48:58expresión. Hm. A diferencia de los
  1052. 49:02controles
  1053. 49:04pretranscripcionales y controles del
  1054. 49:06inicio de la transcripción que vimos en
  1055. 49:08la clase pasada, que funcionaban como
  1056. 49:10una especie de interruptor, todo o nada
  1057. 49:13de la expresión de un gen, los
  1058. 49:15microenes funcionarán como
  1059. 49:18ecualizadores, regulando a nivel fino
  1060. 49:21los niveles de expresión.
  1061. 49:24Este mecanismo muy novedoso cuando se lo
  1062. 49:26descubrió en la década de los 90, que
  1063. 49:29permitió identificar una familia de RN
  1064. 49:31que interfería con la expresión de
  1065. 49:34otros, se lo denominó en forma general
  1066. 49:37fenómeno de interferencia de ARN. Y su
  1067. 49:41descubrimiento permitió, por ejemplo,
  1068. 49:44diseñar ARNs pequeños artificiales que
  1069. 49:47pueden utilizarse como fármacos, ya que
  1070. 49:50pueden introducirse dentro de las
  1071. 49:51células.
  1072. 49:53para regular negativamente algunos
  1073. 49:55transcriptos que están teniendo efectos
  1074. 49:57negativos en ciertos
  1075. 50:00contextos. Veamos por último la
  1076. 50:03regulación de la estabilidad y la
  1077. 50:05actividad de las proteínas.
  1078. 50:08Una vez que las proteínas se producen,
  1079. 50:11es decir, culmina la traducción en el
  1080. 50:14citosol, algunos productos proteicos no
  1081. 50:17son necesariamente activos, sino que
  1082. 50:20solo se activan bajo condiciones
  1083. 50:22particulares. Por ejemplo, muchas
  1084. 50:25modificaciones covalentes como la
  1085. 50:27fosforilación cambian el estado de
  1086. 50:29actividad de las proteínas o la unión de
  1087. 50:32un ligando particular puede transformar
  1088. 50:34a una proteína de un estado inactivo a
  1089. 50:36un activo. Por ejemplo, la unión de
  1090. 50:40hormonas esteroideas que ingresan al
  1091. 50:42interior
  1092. 50:43celular, encuentran a receptores
  1093. 50:46intracelulares proteicos que solo a
  1094. 50:49posterior desunión con su ligando pueden
  1095. 50:51migrar al núcleo y cumplir la función de
  1096. 50:54ser factores específicos de la
  1097. 50:56transcripción. O muchos ejemplos de
  1098. 50:58proteínas que participan en la
  1099. 51:00regulación del ciclo celular que solo
  1100. 51:03cuando son fosforiladas se vuelven
  1101. 51:06activas. Por
  1102. 51:07ejemplo, las elicas que al ser fosfor
  1103. 51:11que están localizadas en los orígenes de
  1104. 51:13replicación de la células, pero que solo
  1105. 51:17se vuelven activas cuando son
  1106. 51:18fosforilados por los complejos CDCI
  1107. 51:20clinas característicos de la fase F.
  1108. 51:25Algo importante de identificar de esta
  1109. 51:28regulación postraduccional es que suelen
  1110. 51:31tener efectos en el muy corto plazo, es
  1111. 51:35decir, las modificaciones funcionales se
  1112. 51:38ejecutan en las células en el lapso de
  1113. 51:40entre segundos y minutos. Y esto
  1114. 51:42contrasta con modificaciones más lentas
  1115. 51:45que se dan en el transcurso de horas,
  1116. 51:47como son las que se requieren eh las que
  1117. 51:51usualmente involucran los mecanismos de
  1118. 51:54regulación del acceso a la cromatina,
  1119. 51:57tal como vimos en la clase pasada. En
  1120. 52:00otras palabras, la temporalidad de los
  1121. 52:02distintos mecanismos que regulan la
  1122. 52:05expresión génica son
  1123. 52:08diferentes. Por último, la vida media de
  1124. 52:12las
  1125. 52:13proteínas también está regulada
  1126. 52:16activamente por las células, por un
  1127. 52:18sistema que se denomina ubiquitina
  1128. 52:21proteasoma.
  1129. 52:23La ubiquitina es una pequeña proteína
  1130. 52:25aquí representada con una pequeña esfera
  1131. 52:28verde que puede ser unida, conjugada a
  1132. 52:32distintos sustratos
  1133. 52:34proteicos. Mediante la unión de varias
  1134. 52:37proteínas de ubiquitina, hablamos de una
  1135. 52:39reacción de de
  1136. 52:41poliubiquitinación. Esta reacción de
  1137. 52:44conjugación de ubiquitina a distintos
  1138. 52:46sustratos está llevada a cabo por un
  1139. 52:49conjunto de enzimas denominadas
  1140. 52:51ubiquitín ligas. Hm. Hay tres clases
  1141. 52:55diferentes de ubiquitín ligas porque la
  1142. 52:58reacción requiere tres pasos. Una
  1143. 53:00primera enzima activadora de tipo E1 a
  1144. 53:04la que activa mediante la
  1145. 53:07desfosforilación de un ATP a la
  1146. 53:09ubiquitina.
  1147. 53:11Esta luego
  1148. 53:14transmitirá, sí, pasará mediante la
  1149. 53:17conjugación de la ubiquitina a una
  1150. 53:19segunda enzima, una enzima E2 y esta
  1151. 53:21finalmente se la pasará a una enzima E3.
  1152. 53:25Y las E3 ubiquitín ligazas son las que
  1153. 53:29van a reconocer específicamente a
  1154. 53:32distintos sustratos a los cuales
  1155. 53:33conjugar esta
  1156. 53:36poliubiquitina. Hay distintas clases de
  1157. 53:39tres ligas. en distintos tipos celulares
  1158. 53:41que reconocerán distintos sustratos y
  1159. 53:43esto es lo que le confiere la
  1160. 53:45especificidad a la reacción de
  1161. 53:47poliubiquitinación.
  1162. 53:49Además, pensemos que las etesligazas
  1163. 53:52pueden estar en estados inactivos o
  1164. 53:54activos, por ejemplo, mediante
  1165. 53:56fosforilaciones. O sea, que solo bajo
  1166. 53:58ciertas condiciones particulares de la
  1167. 54:00célula, esta reacción de
  1168. 54:02polioviquitinación de ciertos sustratos
  1169. 54:05va a llevarse adelante. ¿Cuál es el
  1170. 54:07efecto final sobre una proteína al
  1171. 54:11agregársele esta cadena de
  1172. 54:13poliubiquitinas? El resultado es su
  1173. 54:16degradación por parte de un complejo
  1174. 54:18proteico que tiene actividad de proteasa
  1175. 54:21y que es muy abundante en las células,
  1176. 54:24pero que solo reconoce como sustratos a
  1177. 54:27proteínas que están extensamente
  1178. 54:29polipubiquitinadas.
  1179. 54:33Un ejemplo frecuente que hemos visto ya
  1180. 54:36en eh ustedes en otras clases es la
  1181. 54:39degradación de las cisclinas que regulan
  1182. 54:41la actividad de las quinazas
  1183. 54:43dependientes de ciclinas en la
  1184. 54:46regulación de la progresión del ciclo
  1185. 54:49celular. La cantidad de moléculas de
  1186. 54:52ciclina varía a lo largo del ciclo
  1187. 54:54justamente porque ante determinadas
  1188. 54:56señales intracelulares se activan las C3
  1189. 54:58ligazas que unen poliubiquitinas. a las
  1190. 55:02moléculas de ciclina y conducen a su
  1191. 55:04degradación por el
  1192. 55:08proteasoma. A modo de conclusión de esta
  1193. 55:11clase, me gustaría reflexionar con
  1194. 55:14ustedes las distintas manifestaciones de
  1195. 55:17la regulación de la expresión génica que
  1196. 55:19hemos visto en la clase anterior y en
  1197. 55:22esta.
  1198. 55:23Un primer aspecto para comprender a que
  1199. 55:26denominamos regulación de la expresión
  1200. 55:28génica es el conjunto de mecanismos que
  1201. 55:31regulan el nivel, es decir, la cantidad
  1202. 55:33de un determinado producto
  1203. 55:36génico. La regulación
  1204. 55:37prestranscripcional y del inicio de la
  1205. 55:39transcripción que analizamos la clase
  1206. 55:41pasada o el efecto de los micro RNs
  1207. 55:46terminan regulando si hay o no producto
  1208. 55:49génico y la cantidad de los mismos. son
  1209. 55:52ejemplos de esta aspecto de la
  1210. 55:55regulación de la expresión gémica, pero
  1211. 55:58otros mecanismos
  1212. 56:00regulan el nivel de actividad del
  1213. 56:02producto génico como los mecanismos
  1214. 56:04posttraduccionales de proteínas, ¿no? La
  1215. 56:06fosforilación de una proteína puede
  1216. 56:08transformarla de activa a inactiva. Y
  1217. 56:12aquí tenemos una modificación que regula
  1218. 56:14la actividad de un producto
  1219. 56:16génico. También analizamos mecanismos
  1220. 56:20que regulan ya no la cantidad, sino la
  1221. 56:23calidad del producto
  1222. 56:25génico. Cuando analizamos el splicing
  1223. 56:28alternativo, observamos que estos
  1224. 56:30procesos regulatorios permitían generar
  1225. 56:34isoformas proteicas distintas a partir
  1226. 56:36de un procesamiento diferencial de un
  1227. 56:38mismo transcripto primario. Y por último
  1228. 56:42también vimos mecanismos moleculares que
  1229. 56:45cumplen la función de controlar la
  1230. 56:48calidad de un producto génico cuando
  1231. 56:52analizamos los efectos que tienen las
  1232. 56:55modificaciones en los extremos 5 prima y
  1233. 56:573 prima de la RN o los mecanismos de
  1234. 57:01nonsense mediated decay que degradaban a
  1235. 57:04un transcripto cuando tenían un codrano
  1236. 57:06son ejemplos de este último tipo de
  1237. 57:09regulación del expresión génica.

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