1 Objetivos de la regulación a nivel celular› Armonía estructural, equilibrio celular › Adaptación a condiciones ambientales cambiantes (organismos unicelulares) › Diferenciación celular Objetivos de la coordinación a nivel de organismo › Integración de las actividades celulares de diferentes tejidos, órganos y sistemas › Respuesta coordinada y adaptación a cambios ambientales › Desarrollo

2 Niveles de regulación

3 Regulación de la expresión génicaGenes constitutivos y genes regulados No todos los genes se expresan simultáneamente ni al mismo nivel Genes constitutivos: se expresan al mismo nivel independientemente de las condiciones ambientales Genes regulados: se expresan a distintos niveles (o no se expresan) dependiendo de las condiciones

4 Expresión génica en procariotas: ARNs policistrónicos

5 Regulación de la expresión génica en procariotas El operón

6 Regulación de la expresión de los genes estructurales

7 Operón lac: control negativo inducible

8 Operón lac: control negativo inducible

9 Operón lac: control positivo inducible

10 Operón trp: control negativo reprimible

11 Simbiosis Rhizobium-leguminosasOperón nod en rizobios: control positivo inducible

12 Simbiosis Rhizobium-leguminosas

13 Simbiosis Rhizobium-leguminosas

14 Niveles de regulación en eucariotas

15 Regulación de la expresión génica en eucariotas Genes monocistrónicosLa iniciación de la transcripción en eucariotas requiere: Factores de transcripción generales que se unen al promotor Factores de transcripción reguladores activadores (mayoritariamente) o represores, que se unen a secuencias intensificadoras o silenciadoras que pueden actuar a gran distancia y en cualquier orientación. Estas controlan la estructura de la cromatina y la tasa de transcripción reguladores

16 Regulación de la expresión génica en eucariotashélice-vuelta-hélice Dominios proteicos clásicos de unión a ADN cremallera de leu

17 Regulación de la expresión génica en eucariotasRegulación a nivel transcripcional. 1.Selección del gen que se transcribe 2.Modificación de la tasa de expresión 3. Uso de promotores alternativos

18 Niveles de regulación en eucariotas

19 Regulación post-transcripcionalModificación del extremo 3’: Poliadenilación y uso de secuencias de término alternativas Splicing alternativo Edición del RNA

20 Regulación post-transcripcional Procesamiento (splicing) alternativo

21 Regulación post-transcripcional Procesamiento (splicing) alternativo

22 Regulación post-transcripcional Edición del ARN

23 Regulación transcripcional y post-transcripcional múltiple

24 Niveles de regulación en eucariotas

25 Regulación traduccional y post-traduccionalSilenciamiento de ARN •Velocidad de síntesis de proteínas •Velocidad de degradaciónse proteínas •Modificaciones postraduccionales •Destino diferencial

26 Regulación traduccional y post-traduccional siARN

27 Regulación epigenética (heredable) Metilación de citosina en islas CpG e Imprinting

28 Regulación epigenética (heredable) Acetilación-desacetilación de histonas

29 Exclusión alélica (expresión selectiva de uno de los alelos)Algunos genes expresan sólo el alelo paterno o sólo el alelo materno, pero no ambos. El otro alelo es reprimido 1.Exclusión alélica independiente del origen cromosómico (al azar) a) Exclusión alélica por Inactivación del cromosoma X b) Exclusión alélica por reordenamiento programado del DNA (ej. inmunoglobulinas) c) Exclusión alélica por mecanismos desconocidos (ej. receptores olfativos) 2.Exclusión alélica dependiente del origen cromosómico: imprinting genómico (impronta)

30 Exclusión alélica por imprinting genómico

31 Señalización celular

32 Señalización celular: vías de “entrada” de la señal en la célula

33 Percepción de la señal: unión a receptores de membrana o intracelulares

34 Posibles tipos de receptores de membrana

35 Principales rutas de transducción de señalesSegundos mensajeros

36 Cascadas de proteín quinasas

37 Cascadas de proteín quinasas

38 Segundos mensajeros: AMPc

39 Segundos mensajeros: Ca2+

40 Segundos mensajeros: IP3 y diacilglicerol

41 Los segundos mensajeros pueden activar rutas de quinasas

42 Los segundos mensajeros pueden inducir otros segundos mensajeros

43 Las distintas rutas de percepción y transducción de señales están interconectadas

44 Coordinación a nivel de organismoAnimales •Sistema neuroendocrino Vegetales •Fitohormonas •Fotorreceptores

45 Coordinación a nivel de organismo Sistema neuroendocrino de animales

46 Sistema neuroendocrino de animales Eje hipotálamo-hipófisis

47 Mecanismo de actuación hormonal Hormonas peptídicas

48 Mecanismo de actuación hormonal Hormonas esteroideas

49 Fotomorfogénesis: El desarrollo etiolado es revertido por la luzMaíz Guisante Oscuridad PP1701a.jpg Luz

50 Fotomorfogénesis Fitocromo: receptor activado por luz roja

51 El fitocromo se une a factores de transcripción activándolosPP1701a.jpg

52 Fitohormonas AUXINAS: división y crecimiento celularAIA (ácido indolacético) CITOQUININAS: división celular zeatina ácido giberélico GIBERELINAS: altura de la planta, floración y germinación ABA (ácido abscísico) ABA: apertura estomática (respuesta a estrés) y dormición de la semilla Etileno H2C=CH2 ETILENO: senescencia y maduración de fruto