Un gen estructural es un gen que codifica cualquier ARN o producto proteico que no sea un factor regulador (es decir , una proteína reguladora ). Un término derivado del operón lac , los genes estructurales se consideran típicamente como aquellos que contienen secuencias de ADN correspondientes a los aminoácidos de una proteína que se producirá, siempre que dicha proteína no funcione para regular la expresión génica. Los productos de genes estructurales incluyen enzimas y proteínas estructurales. También están codificados por genes estructurales los ARN no codificantes, como los ARNr y los ARNt (pero excluyendo los miARN reguladores y los siARN ).
En los procariotas , los genes estructurales de función relacionada suelen estar adyacentes entre sí en una sola hebra de ADN, formando un operón . Esto permite una regulación más sencilla de la expresión génica, ya que un único factor regulador puede afectar a la transcripción de todos los genes asociados. Esto se ilustra mejor con el bien estudiado operón lac , en el que tres genes estructurales ( lacZ , lacY y lacA ) están regulados por un solo promotor y un solo operador. Los genes estructurales procarióticos se transcriben en un ARNm policistrónico y posteriormente se traducen. [1]
En eucariotas , los genes estructurales no se colocan secuencialmente. En cambio, cada gen se compone de exones codificantes e intrones no codificantes intercalados . Las secuencias reguladoras se encuentran típicamente en regiones no codificantes aguas arriba y aguas abajo del gen. Los ARNm de genes estructurales deben empalmarse antes de la traducción para eliminar las secuencias intrónicas. Esto, a su vez, se presta al fenómeno eucariótico de corte y empalme alternativo , en el que un solo ARNm de un solo gen estructural puede producir varias proteínas diferentes en función de qué exones se incluyen. A pesar de la complejidad de este proceso, se estima que hasta el 94% de los genes humanos se empalman de alguna forma. [2]Además, se producen diferentes patrones de empalme en diferentes tipos de tejido. [3]
Una excepción a este diseño en los eucariotas son los genes de las proteínas histonas, que carecen por completo de intrones. [4] También son distintos los grupos de ADNr de genes estructurales, en los que las secuencias 28S, 5.8S y 18S son adyacentes, separadas por espaciadores cortos transcritos internamente, y del mismo modo, el ADNr 45S aparece en cinco lugares distintos del genoma, pero está agrupado en repeticiones adyacentes. En las eubacterias estos genes están organizados en operones. Sin embargo, en las arqueobacterias estos genes no son adyacentes y no presentan vinculación. [5]
La identificación de la base genética del agente causante de una enfermedad puede ser un componente importante para comprender sus efectos y su propagación. La ubicación y el contenido de los genes estructurales pueden dilucidar la evolución de la virulencia [6] , así como proporcionar la información necesaria para el tratamiento. Del mismo modo, comprender los cambios específicos en las secuencias de genes estructurales que subyacen a una ganancia o pérdida de virulencia ayuda a comprender el mecanismo por el cual las enfermedades afectan a sus huéspedes. [7]
Por ejemplo, se descubrió que Yersinia pestis (la peste bubónica ) portaba varios genes estructurales relacionados con la virulencia y la inflamación en los plásmidos. [8] Asimismo, se determinó que el gen estructural responsable del tétanos también se encuentra en un plásmido. [9] La difteria es causada por una bacteria, pero solo después de que esa bacteria haya sido infectada por un bacteriófago que porta los genes estructurales de la toxina. [10]