Traducción en Eucariotas, Regulación Génica y Epigenética: Mecanismos Clave

Traducción en Eucariotas: Características y Diferencias con Procariotas

La traducción en eucariotas presenta diferencias significativas en comparación con el proceso en procariotas. A continuación, se detallan las características clave:

• Localización separada: La transcripción ocurre en el núcleo, mientras que la traducción tiene lugar en los ribosomas situados en el citoplasma.
• Estabilidad del ARNm: Los ARNm de eucariotas son, por lo general, más estables que los de procariotas.
• ARNm monocistrónico: Los ARNm eucariotas son monocistrónicos, lo que significa que solo contienen información para la síntesis de una proteína específica. En contraste, los ARNm procariotas pueden ser policistrónicos.
• Modificaciones en los extremos del ARNm:
  • Extremo 5': Presenta una caperuza de metil guanosina trifosfato (m7Gppp), esencial para el reconocimiento por los ribosomas.
  • Extremo 3': Contiene una cola de poliA (poliadenilación), que contribuye a la estabilidad y transporte del ARNm.
• Coeficiente de sedimentación ribosomal: Los ribosomas eucariotas tienen un coeficiente de sedimentación de 80S, compuesto por subunidades de 60S y 40S. Los ribosomas procariotas, en cambio, son de 70S (subunidades de 50S y 30S).
• ARNt iniciador: El primer ARNt en la traducción eucariota se une a metionina, no a formilmetionina como en procariotas.
• Unión del ARNt: El primer ARNt se une a la subunidad ribosómica menor antes que al ARNm.
• Factores de iniciación y elongación: Los factores proteicos que intervienen en la iniciación y elongación de la traducción son distintos en eucariotas y procariotas.

Regulación de la Expresión Génica en Eucariotas

La síntesis de proteínas en eucariotas no es un proceso continuo, sino que está finamente regulado para ajustarse a las necesidades celulares. Los puntos clave de esta regulación son:

• Expresión génica condicional: Los genes se expresan únicamente cuando las proteínas que codifican son necesarias. Esta expresión depende de cambios en el ambiente intra y extracelular, así como de la presencia de moléculas activadoras e inhibidoras.
• Diferenciación celular: La activación e inhibición permanente de genes específicos es la base de la diferenciación celular. Aunque todas las células de un organismo contienen la misma información genética, la expresión diferencial de estos genes da lugar a las características particulares de cada tipo celular.
• Grado de condensación de la cromatina: La estructura de la cromatina (eucromatina, más laxa y transcripcionalmente activa; heterocromatina, más compacta e inactiva) es un factor crucial en la regulación génica y la diferenciación celular.
• Regulación transcripcional: La regulación de la expresión génica se ejerce principalmente a nivel de la transcripción.
• Maduración del ARNm: El procesamiento y maduración del ARNm también son puntos de control importantes.

En el ADN eucariota, además de los genes estructurales, existen secuencias reguladoras:

• Promotor: Región donde se une la ARN polimerasa para iniciar la transcripción.
• Secuencias intensificadoras (enhancers): Aumentan la tasa de transcripción.
• Secuencias silenciadoras (silencers): Disminuyen la tasa de transcripción.

Los factores de transcripción, proteínas que controlan la expresión de cada gen según las necesidades celulares, son esenciales. La actividad de estos factores puede estar influenciada por hormonas:

• Hormonas lipídicas: Atraviesan la membrana plasmática y se unen a receptores intracelulares.
• Hormonas proteicas: Se unen a receptores en la superficie celular, desencadenando cascadas de señalización.

Epigenética: Modificaciones Heredables Más Allá de la Secuencia de ADN

La epigenética se define como el estudio de las modificaciones en la expresión génica que no se deben a cambios en la secuencia del ADN. Estas modificaciones son heredables y pueden ser influenciadas por factores ambientales.

• Factores ambientales: Pueden afectar a uno o varios genes, alterando su expresión y, en consecuencia, múltiples funciones celulares.
• Mecanismos moleculares: Las modificaciones epigenéticas se producen por la unión de moléculas al ADN o a las histonas (proteínas que empaquetan el ADN).
• Herencia: Los cambios epigenéticos pueden ser permanentes o transitorios. Si afectan a las células germinales (óvulos y espermatozoides), se transmiten a la descendencia.
• Especificidad celular: Las modificaciones epigenéticas pueden variar entre diferentes tipos celulares.

Ejemplos de mecanismos epigenéticos:

• Metilación del ADN: Adición de grupos metilo a bases citosina del ADN. Estas marcas son reconocidas por enzimas que regulan la expresión génica, a menudo silenciando la transcripción.
• Modificación de histonas: Alteraciones químicas en los aminoácidos de las histonas (acetilación, metilación, fosforilación, etc.). Estas modificaciones afectan el grado de compactación de la cromatina y, por lo tanto, la accesibilidad de la maquinaria de transcripción al ADN.