Regulación de la Expresión Génica: El Rol Crucial de los microRNAs y los Operones Bacterianos

La regulación de la expresión génica es un proceso fundamental en todos los organismos vivos, permitiendo a las células controlar qué genes se activan y cuándo. Este documento explora dos mecanismos clave: el silenciamiento génico mediado por microRNAs y la regulación de operones bacterianos.

1. Silenciamiento Génico Mediado por microRNAs (miRNAs)

Los microRNAs (miRNAs) son pequeñas moléculas de ARN no codificante que desempeñan un papel crucial en la regulación postranscripcional de la expresión génica. Su proceso de maduración y función es complejo:

1.1. Biogénesis de los microRNAs

• Procesamiento Nuclear (Drosha): La enzima Drosha, junto con su cofactor DGCR8, procesa el pri-miRNA (ARN primario de microRNA) en el núcleo. Este complejo corta aproximadamente 10 nucleótidos de cada lado del bucle (hairpin) de una secuencia de unos 100 nucleótidos, generando un pre-miRNA (precursor de microRNA).
• Exportación al Citosol (Exportina-5): El pre-miRNA es transportado del núcleo al citoplasma por la proteína transportadora Exportina-5.
• Procesamiento Citosólico (Dicer): En el citosol, la enzima Dicer elimina el bucle (hairpin) del pre-miRNA, dando lugar a un dúplex de miRNA maduro.

1.2. Función del Complejo RISC

• Asociación con Proteínas AGO: Las proteínas AGO (Argonaute), ya presentes en el citosol, se asocian con el dúplex de miRNA.
• Formación del Complejo RISC: Una de las hebras del dúplex de miRNA se incorpora a la proteína AGO, formando el Complejo RISC (RNA-induced Silencing Complex). La otra hebra, al ser inestable, se degrada.
• Mecanismos de Silenciamiento: El complejo RISC, que contiene el microRNA maduro, se une a un ARNm diana complementario. Esta unión puede provocar dos resultados principales:
  • Degradación del ARNm: Si la complementariedad entre el miRNA y el ARNm es alta, el complejo RISC puede degradar el ARNm diana, impidiendo su traducción.
  • Inhibición de la Traducción: Si la complementariedad es parcial, el complejo RISC puede impedir que el ribosoma acceda correctamente al ARNm, lo que resulta en una disminución de la traducción y, por ende, de la cantidad de proteína producida. Por ejemplo, la producción de una proteína podría reducirse de 10 unidades a 5.
• Impacto General: Se estima que más del 60% de nuestros genes pueden ser regulados por microRNAs. Alteraciones en la concentración de microRNAs pueden tener un impacto significativo en la regulación génica y la salud.

2. Regulación de la Expresión Génica en Operones

La expresión génica se regula comúnmente mediante la acción de represores y activadores. Si coexisten un activador y un represor, la represión suele prevalecer. Se distinguen dos tipos principales de genes según su patrón de expresión:

• Genes Constitutivos: Se expresan de manera constante, ya que sus productos son necesarios para funciones celulares básicas.
• Genes Adaptativos: Se expresan solo en situaciones específicas o bajo ciertas condiciones, permitiendo a la célula responder a cambios ambientales.

2.1. Sistemas Inducibles

La expresión génica también se controla mediante sistemas inducibles. Un sistema inducible es aquel en el que la expresión génica se activa o desactiva en respuesta a la presencia de un inductor, una molécula específica.

2.2. Tipos de Control en Operones

Un operón es una unidad funcional de ADN que contiene un grupo de genes estructurales bajo el control de un promotor y un operador comunes. Su regulación puede ser:

• Control Negativo Inducible (Ejemplo: Operón Lactosa):

  En este sistema, la proteína reguladora actúa como un represor que impide la expresión de los genes estructurales en ausencia del inductor. La presencia del inductor (en este caso, la lactosa) se une al represor, modificando su conformación e impidiendo que se una al operador, lo que permite la transcripción.

• Control Positivo Inducible (Ejemplo: Operón Maltosa):

  Aquí, la proteína reguladora es un activador que promueve la expresión de los genes estructurales en presencia del inductor. El inductor (la maltosa) se une al activador, permitiéndole unirse al ADN y facilitar la transcripción.

• Sistemas Represibles (Ejemplo: Operón Triptófano):

  Aunque el texto original menciona "Triptofano -: no va a ver expresión", es importante aclarar que el operón triptófano es un sistema represible de control negativo. En este caso, la presencia de triptófano (que actúa como un correpresor) activa al represor, impidiendo la expresión de los genes involucrados en su síntesis.