1Por qué se necesita regular la expresión génica
Todas las células de un organismo comparten el mismo genoma, pero un hepatocito y una neurona expresan conjuntos de genes muy distintos — la diferenciación celular depende enteramente de qué genes se activan y cuáles permanecen silenciados en cada tipo celular, no de diferencias en el DNA mismo. La regulación puede actuar en cualquier paso del flujo de información genética (capítulo II.2), pero el punto de control más frecuente y eficiente es el inicio de la transcripción: es más económico no producir un RNAm innecesario que producirlo y luego degradarlo.
| Nivel de regulación | Mecanismo |
|---|---|
| Transcripcional | Factores de transcripción que se unen a secuencias reguladoras (promotores, potenciadores) y facilitan o bloquean el reclutamiento de la RNA polimerasa |
| Postranscripcional | Splicing alternativo (capítulo II.2), estabilidad diferencial del RNAm (vida media regulada por su cola poli-A y otros elementos) |
| Traduccional | Regulación de la eficiencia de inicio de la traducción |
| Postraduccional | Modificaciones que activan/inactivan la proteína ya sintetizada, o su degradación regulada |
| Epigenética | Modificaciones químicas del DNA (metilación) o de las histonas que alteran la compactación de la cromatina y la accesibilidad génica, sin cambiar la secuencia de DNA |
2Principios de ADN recombinante
La tecnología de ADN recombinante permite combinar DNA de distintos orígenes en una sola molécula, la base de la biotecnología moderna:
- Enzimas de restricción: cortan el DNA en secuencias específicas cortas (habitualmente palindrómicas), generando fragmentos con extremos definidos que pueden combinarse entre sí.
- Vectores (plásmidos): pequeñas moléculas de DNA circular extracromosómico, capaces de replicarse independientemente del cromosoma bacteriano — se usan como "vehículos" para introducir DNA foráneo en una célula huésped y producirlo en cantidad.
- Transposones: segmentos de DNA capaces de moverse (transponerse) de un sitio a otro del genoma — relevantes tanto como herramienta de laboratorio como fuente natural de variabilidad genética y, ocasionalmente, de mutagénesis.
- DNA ligasa: la misma enzima de la replicación (capítulo II.2) se usa en el laboratorio para unir fragmentos de DNA de distinto origen.
Estas herramientas permiten, entre muchas aplicaciones, producir proteínas humanas recombinantes (como la insulina o la eritropoyetina) en bacterias o levaduras a escala industrial, y son la base de las técnicas modernas de diagnóstico genético.
3Concepto de virus
Los virus son entidades biológicas mínimas —material genético (DNA o RNA, nunca ambos) envuelto en una cápside proteica, a veces con una envoltura lipídica adicional— que carecen de maquinaria metabólica propia y dependen enteramente de la célula huésped para replicarse: secuestran la maquinaria de replicación, transcripción y/o traducción del huésped (capítulo II.2) para producir nuevas copias de sí mismos. Esta dependencia absoluta de la maquinaria celular explica por qué los antivirales son, en general, más difíciles de diseñar de forma selectiva que los antibióticos (que pueden explotar diferencias estructurales entre la célula bacteriana y la humana, ver capítulo II.2) — un virus usa literalmente la maquinaria de la propia célula humana.
4Concepto de oncogenes
Los protooncogenes son genes normales del genoma humano que codifican proteínas involucradas en la regulación del crecimiento y la división celular (factores de crecimiento, receptores, proteínas de señalización intracelular, factores de transcripción). Cuando un protooncogén sufre una mutación, amplificación o translocación que aumenta o desregula su actividad, se convierte en un oncogén — capaz de impulsar una proliferación celular descontrolada, uno de los mecanismos moleculares centrales de la carcinogénesis.
Ciertos virus (retrovirus, en particular) pueden actuar como vehículos de oncogenes —ya sea porque su genoma incorporó accidentalmente una copia mutada de un protooncogén humano en infecciones ancestrales, o porque su inserción en el genoma huésped altera la regulación de un protooncogén cercano—, ilustrando cómo los conceptos de este capítulo (regulación génica, virus, oncogenes) convergen en un mismo mecanismo patológico.
5Trampas de examen
| Trampa | Por qué confunde | Aclaración |
|---|---|---|
| Pensar que la regulación epigenética cambia la secuencia de DNA | "Epigenética" suena a un tipo de mutación | Modifica la accesibilidad del DNA (metilación, modificación de histonas) sin alterar la secuencia de nucleótidos — es heredable célula a célula, pero reversible y distinta de una mutación genética |
| Confundir protooncogén con oncogén como si fueran lo mismo | Ambos términos comparten la raíz "oncogén" | El protooncogén es el gen normal, presente en toda célula sana; el oncogén es su versión mutada/desregulada, capaz de impulsar proliferación descontrolada — la distinción es clave para entender la carcinogénesis |
| Pensar que un virus tiene su propio metabolismo | Se lo describe como un organismo | Un virus no tiene maquinaria metabólica ni de síntesis de proteínas propia — depende enteramente de secuestrar la de la célula huésped, lo que lo distingue fundamentalmente de una célula procariota o eucariota |
6Puntos clave
- La regulación génica puede actuar en múltiples niveles (transcripcional, postranscripcional, traduccional, postraduccional, epigenético), siendo el inicio de la transcripción el punto de control más eficiente.
- Las herramientas de ADN recombinante (enzimas de restricción, plásmidos, transposones, ligasa) permiten combinar y expresar DNA de distintos orígenes.
- Los virus carecen de maquinaria metabólica propia y secuestran la de la célula huésped para replicarse.
- Los oncogenes son protooncogenes mutados/desregulados que impulsan proliferación celular descontrolada; algunos virus pueden actuar como vehículos de esa desregulación.