INSTITUTO
TECNOLÓGICO DE CIUDAD ALTAMIRANO
Que
Presenta
COMO SE REALIZA EL CONTROL DEL GEN BARCA -
Nombre
del Alumno
luz eugenia ruiz najera
Carrera
Lic
biología
Ciudad ALTAMIRANO, Gro.México. 4
de junio
del 2012
INTRODUCCIÓN
Se han identificado dos genes principales de
susceptibilidad: el gen BRCA1 localizado en el brazo largo del cromosoma 17
(17q21) y aislado en 1994, y el gen BRCA2, localizado en el cromosoma 13
(13q12) y aislado a finales de 1995.
El gen BRCA1 es un gen de gran tamaño. Su
secuencia de 5.592 nucleótidos, repartidos en 24 exones (dos de ellos no se
traducen), se extiende a lo largo de 100 Kb de DNA genómico El mRNA transcrito
es de 7,8 Kb y se traduce a una proteína de 1.863 aminoácidos. El transcrito
abunda en testículo y timo y está presente en mama y ovario. La confirmación de
BRCA1 como un gen asociado a la enfermedad se obtuvo identificando mutaciones
en familias con susceptibilidad al cáncer de mama y al cáncer de ovario ligada
a 17q. Tras la localización de BRCA1, se descartó su participación en un porcentaje
alto de familias sólo con cáncer de mama y en casi todas las familias con
cáncer de mama masculino, sugiriéndose la existencia de un segundo gen de
susceptibilidad. La búsqueda en familias sin ligamiento en 17q llevó a la
localización de BRCA2 y a detección de mutaciones que interrumpían la
traducción de la proteína correspondiente. El gen BRCA2 es de gran tamaño.
Posee 11.385 nucleótidos, distribuidos a lo largo de unas 70 Kb de DNA genómico
y está compuesto de 27 exones, el primero de los cuales no se traduce (Figura
2). El transcrito es de 10-12 Kb y se halla presente en células del epitelio
mamario así como en placenta. La proteína tiene 3.418 aminoácidos
Función de las proteínas brca1 y brca2
Ambas proteínas presentan escasa homología
entre sí y con otras proteínas conocidas. Brca1 presenta en el extremo
N-terminal una región altamente conservada en dedo de zinc que interacciona con
el DNA. Este tipo de dominios también participa en interacciones
proteína-proteína. El exón 11 genera el 60 % de la proteína y contiene señales
de localización nuclear, indicando su lugar de actuación en la célula, e
interacciona con Rad51 (proteína de reparación del DNA), p53, Rb y c-Myc. El
extremo C-terminal contiene un dominio de activación transcripcionales e
interacciona con la proteína brca2 y otras. Brca1 desempeña un papel
fundamental en la reparación de las lesiones del DNA y actúa en múltiples
procesos: transcripción de DNA, regulación del ciclo celular, apoptosis, etc.La
proteína brca2 presenta dominios de activación transcripcional, está implicada
en la reparación del DNA y regula la actividad de Rad51, necesaria para la
recombinación homóloga que conduce a la reparación del DNA de doble cadena.
COMO
SE REALIZA EL CONTROL DEL GEN BARCA
EN LOS.-Transactivadores
La pérdida de integridad de las uniones
intercelulares, hormonas y factores de crecimiento, los impactos ambientales
como agentes químicos, radiaciones ionizantes e isquemia y el sistema inmune,
son algunos de los desencadenantes extracelulares de apoptosis. Estos agentes
actúan a través de receptores de membrana, receptores intracelulares o
produciendo un daño directo nuclear, dando lugar a la liberación o inhibición
de reacciones intracelulares que conducen a la fragmentación del material
genético y a la muerte celular (Raff, 1992).
Existen decenas de genes implicados en la
apoptosis, especialmente factores de transcripción, proteasas e inhibidores de
proteasas. Los genes cuya expresión promueve la supervivencia celular
disminuyendo la susceptibilidad a la apoptosis se llaman oncogenes, destacando
entre ellos el Bcl-2, y a aquellos que inducen apoptosis se les denomina genes
supresores, entre los que destaca p53 y el gen del retinoblastoma (RB).
La mutación, aumento en la expresión o
ausencia de estos genes, pueden provocar un desequilibrio en el destino
celular, de forma que una célula sana podría ser eliminada erróneamente,
mientras que una célula con aberraciones genéticas podría quedar protegida,
perpetuándose en su descendencia las mutaciones potencialmente carcinogénicas.
Así, anomalías o ausencia del Bcl-2 podrían dar como resultado un acortamiento
inadecuado de la supervivencia celular, o bien un incremento en la expresión
produciría un alargamiento de la misma, mientras que mutaciones o ausencia de
p53 producirían una ausencia de muerte celular por apoptosis.
De forma simple, nos referiremos a
continuación a los genes que regulan de forma más inmediata el proceso de
apoptosis inducido por la radiación y otros factores externos. Así, el daño
nuclear inducido determinará la expresión de p53 y su mensaje apoptótico será
alentado por Bax y contrarrestado por Bcl-2.
La p53 es una de las principales proteínas
relacionadas con los mecanismos de regulación de “puntos control” o
check-points del ciclo celular, que centraliza la coordinación de otros
procesos relacionados con el daño celular como son la reparación de daños en
las bases o roturas dobles de cadena, la progresión del ciclo celular y la
muerte por apoptosis. Es comúnmente denominado el “guardián del genoma”, porque
mantiene la estabilidad genética celular (Levine et al, 1991).
Su relación con el cáncer es bien conocida
por la alta frecuencia de alteraciones observadas (más del 50% de los tumores
muestran alteraciones en p53), como por la frecuencia de aparición de tumores
en personas con mutaciones germinales de p53 (Síndrome Li-fraumeni). Además, en
tumores que no muestran mutaciones del gen, la función de la proteína puede
estar alterada debido a su secuestro citoplasmático por oncoproteínas virales
(HPV-E6) (Morris, 2002).
Es una proteína de 393 aminoácidos cuyo gen
codificador se encuentra en el cromosoma 17 y puede ser dividida en varios
dominios discretos (May & May, 1999).
• En el domino N-terminal se encuentran:
-
Dominio Transactivadores (TA), en el cual las
interacciones entre proteínas, facilitan o bloquean la capacidad de
transactivación de p53.
- Región poliprolina, que podría mediar las
funciones apoptóticas de p53 y la supresión del crecimiento celular
independiente de transcripción.
-Nuclear Export Signal (NES), relacionada con
el transporte de p53 desde el núcleo al citoplasma para su degradación mediada
por MDM-2.
• El dominio central contiene:
- La secuencia específica de unión al DNA,
que permite la unión de p53 con los sitios promotores de genes diana como p21
(WAF1/Cip1).
- Cuatro regiones conservadas que regulan las
interacciones proteína-DNA.
En esta región ocurren más del 90% de las
mutaciones identificadas en cánceres humanos. Algunas mutaciones limitan la
actividad de transcripción de p53 y otras tienen la capacidad de transactivar
genes específicos como c-Myc (proliferación celular), MDR-1 (resistencia a
drogas), tolerancia al estrés celular, radioresistencia relacionada con mejoras
en la capacidad de reparación del DNA o inhibición de la apoptosis (Sigal et
al, 2000).
Además se producen uniones a otras proteínas,
bien inhibidoras de la acción de p53 (SV40 Large T antigen protein),
favorecedoras de la misma (P53BP1/2) o proteínas de reparación (BRCA1, BLM y
Rad51) facilitando la reparación homóloga (HR) de las roturas dobles de cadena
(dbs) del DNA inducidas por la irradiación.
• El dominio C-terminal incluye:
- Un dominio de oligomerización que permite
la óptima configuración de p53 en forma de tetrámeros.
- Una región de señalización de localización
nuclear (NLS) relacionada con la translocación de p53 desde el citoplasma al
núcleo tras la inducción de un daño en el DNA.
- Una región de unión con secuencias no
específicas de DNA y roturas dobles de cadena inducidas por radiación
ionizante, permitiendo el reconocimiento del DNA dañado y favoreciendo su papel
en la reparación del daño mediado por XPD, XPB, BLM, Rad51, etc. (Cuddihy and
Bristol, 2004).
La regulación de p53 en condiciones basales
muestra bajos niveles de la proteína (denominada “salvaje”, Wild-Type) con una
vida media corta (10-20 minutos). Este rápido recambio viene controlado por la
proteolisis inducida por Mdm-2. En caso de daño al DNA, p53 se acumula y se
activa, desarrollándose un estrecho sistema de regulación (Ashcroft &
Voudsen, 1999).
La proteína Bcl-2 consta de 239 aminoácidos y
su gen codificador está en el cromosoma 18. Contiene cuatro dominios de
homología estructuralmente conservados: BH1, BH2, y BH3 se requieren para
interaccionar con otros miembros de la familia Bcl-2, mientras que el dominio
BH4 media las funciones de control del ciclo celular. El dominio transmembranal
(TM) es necesario para la localización subcelular de Bcl-2 y es de gran
importancia para su función (Belka & Budach, 2002).
En condiciones normales, la expresión de
Bcl-2 disminuye cuando las células están maduras o cuando tienen que ser
eliminadas, mientras que se expresa en células que deben sobrevivir, como las
células hematopoyéticas precursoras y las células del sistema nervioso.
Bcl-2 tiene un importante papel en la
embriogénesis, donde la mayoría de las células expresan altos niveles de Bcl-2
(Jacobson et al, 1997). En general, las células que expresan Bcl-2 bloquean la
apoptosis por lo que promueven la supervivencia celular, facilitando la
adquisición de mutaciones y la transformación maligna (Vaux et al, 1988;
Pezella & Gatter, 1995). Bcl-2 salvaje inhibe la apoptosis (Hockenbery et
al, 1991) bloqueando el citocromo C liberado por la mitocondria durante la ruta
de apoptosis mitocondrial (Brustugun et al, 1998).
Bax (Bcl-2 associated X protein) es una
proteína cuyo gen codificador está en el cromosoma 19. Aunque posee una alta
homología con la proteína Bcl-2 carece del dominio BH4. Participa en la ruta de
apoptosis mitocondrial induciendo la liberación del citocromo C.
Se ha observado que Bax se asocia con el
complejo del poro de la mitocondria (PT) que participa en la regulación del
Ca2+ de la matriz, ph, potencial de membrana mitocondrial, etc. La proteína Bax
se une a un componente de este complejo (transportador nucleótido adenina, ANT)
induciendo la apertura del poro con la consiguiente rotura del potencial de
membrana mitocondrial y liberación de moléculas pro-apoptóticas como el
citocromo C (Marzo et al, 1998; Narita et al, 1998; Susin et al, 1999).
Bcl-2 interactúa con Bax a nivel de la
mitocondria modulando la inactivación de Bax a través de la heterodimerización.
Cuando la proteína Bcl-2 está en exceso forma homodímeros Bcl-2:Bcl-2 y
heterodímeros de Bcl-2:Bax, quedando la célula protegida de la apoptosis pero cuando
Bax está en exceso, dominan los homodímeros Bax:Bax y la célula es susceptible
de apoptosis (Korsmeyer et al, 1993; Petros et al, 2004).
Potenciadores
Los potenciadores son elementos de regulación
en cuya secuencia interaccionan
proteínas que transmitirán a distancia
señales de activación específica (8).
Los potenciadores fueron originalmente identificados como secuencias en cis, que pueden incrementar la transcripción
de un gen, independientemente de la orientación y de la distancia a la que se encuentren
en relación con el sitio de inicio de la transcripción (8).Al encontrar
elementos de regulación que se podían situar a grandes distancias dentrode un
intervalo que puede ir desde 200 pb hasta decenas e incluso centenas de kilo
bases (kb)de los genes que están regulando, surgió el interés por comprender
sus mecanismos de acción.
Dentro de las diferentes propuestas para su
funcionamiento en términos del incremento en la tasa transcripciones, el grupo
de Kadonaga propuso que estos elementos podrían estar incrementando la
probabilidad para que un gen se active en un momento dado de la diferenciación
celular (8). Lo anterior significa que el potenciador estaría logrando que un
mayor número de células activen transcripcionalmente a un gen en particular, lo
que se conoce como el modelo de "encendido y apagado" (8). Un
modelo alternativo sugiere que los
potenciadoresaumentan los niveles transcripcionales de manera homogénea en
todas las células (8).Evidencias experimentales apoyan ambos modelos por lo que
en la actualidad aún no sedescifra el mecanismo in vivo de la activación a
distancia por parte de un potenciador. Las evidencias experimentales apoyan
la idea de que estos elementos podrían
estar
interaccionando físicamente con la secuencia
promotora del gen, a través de interacciones proteína-proteína, facilitando la
formación de un asa. Lo anterior traería como consecuencia la formación de un
complejo transcripcionales, también conocido como holocomplejo, que facilita
los procesos de la iniciación y la elongación en los que participa la RNA
pol-II (3, 8). Esta interacción
podría generar modificaciones a nivel de la
estructura de la cromatina y de una manera reguladacontrarrestar el efecto
represivo por parte de ésta. Otra alternativa para la transcripción es la de facilitar
o atraer diferentes actividades enzimáticas a la región promotora, como por
ejemplo, la acetilación de histonas para relajar la estructura de la cromatina
y favorecer la formación del complejo de preiniciación de la cromatina (CPT; 2,
3, 8, 9). Uno de los modelos más novedosos para el funcionamiento de un
potenciador, tiene que ver con el contexto tri-dimensional del núcleo. Donde el
papel de los potenciadores sería el de relocalizar a un gen de las zonas
transcripcionalemente inactivas, a regiones su nucleares donde se fomenta su
activación (3, 10). Hay que recordar que los modelos antes descritos no son
excluyentes entre ellos y que falta mucho trabajo para lograr comprender de
manera detallada sus mecanismos de acción.
