La expresion genica

La expresión génica es el proceso mediante el cual la información de un gen se usa en la síntesis de un producto génico funcional que le permite producir productos finales, proteínas o ARN no codificante , y finalmente afectar un fenotipo , como efecto final. Estos productos suelen ser proteínas , pero en genes que no codifican proteínas, como el ARN de transferencia (ARNt) y el ARN nuclear pequeño (ARNsn) , el producto es un ARN no codificante funcional . La expresión génica se resume en el dogma central de la biología molecular formulado por primera vez por Francis Crick en 1958, ^[1]desarrollado aún más en su artículo de 1970, ^[2] y ampliado por los descubrimientos posteriores de la transcripción inversa ^{[3] [4] [5]} y la replicación de ARN . ^[6]

El proceso de expresión génica es utilizado por todos los seres vivos conocidos: eucariotas (incluidos los organismos multicelulares ), procariotas ( bacterias y arqueas ), y utilizado por los virus, para generar la maquinaria macromolecular para la vida.

En genética , la expresión génica es el nivel más fundamental en el que el genotipo da lugar al fenotipo , es decir , al rasgo observable. La información genética almacenada en el ADN representa el genotipo, mientras que el fenotipo resulta de la "interpretación" de esa información. Dichos fenotipos a menudo se expresan mediante la síntesis de proteínas que controlan la estructura y el desarrollo del organismo, o que actúan como enzimas que catalizan rutas metabólicas específicas.

Todos los pasos del proceso de expresión génica pueden modularse (regularse), incluida la transcripción , el corte y empalme del ARN , la traducción y la modificación postraduccional de una proteína. La regulación de la expresión génica brinda control sobre el tiempo, la ubicación y la cantidad de un producto génico dado (proteína o ncRNA) presente en una célula y puede tener un efecto profundo en la estructura y función celular. La regulación de la expresión génica es la base de la diferenciación celular , el desarrollo , la morfogénesis y la versatilidad y adaptabilidad de cualquier organismo. Por lo tanto, la regulación génica puede servir como sustrato para el cambio evolutivo.

La producción de una copia de ARN a partir de una hebra de ADN se denomina transcripción y la realizan las polimerasas de ARN , que añaden un ribonucleótido a la vez a una hebra de ARN en crecimiento según la ley de complementariedad de las bases de nucleótidos . Este ARN es complementario a la cadena de ADN molde 3′ → 5′, ^[7] con la excepción de que las timinas (T) se reemplazan con uracilos (U) en el ARN.

En los procariotas, la transcripción la lleva a cabo un solo tipo de ARN polimerasa, que necesita unirse a una secuencia de ADN llamada caja de Pribnow con la ayuda de la proteína del factor sigma (factor σ) para comenzar la transcripción. En los eucariotas, la transcripción se realiza en el núcleo por tres tipos de polimerasas de ARN, cada una de las cuales necesita una secuencia de ADN especial llamada promotor y un conjunto de proteínas de unión al ADN ( factores de transcripción ) para iniciar el proceso (consulte la regulación de la transcripción a continuación). . La ARN polimerasa I es responsable de la transcripción de los genes del ARN ribosómico (ARNr). La ARN polimerasa II (Pol II) transcribe todos los genes que codifican proteínas, pero también algunos ARN no codificantes ( por ejemplo ,, snRNAs, snoRNAs o RNAs largos no codificantes). La ARN polimerasa III transcribe el ARNr 5S, los genes del ARN de transferencia (ARNt) y algunos ARN pequeños no codificantes ( p. ej . , 7SK ). La transcripción termina cuando la polimerasa encuentra una secuencia llamada terminador .