Componentes funcionales del gen
Cada gen consta de varios componentes funcionales, cada uno de ellos implicado en una faceta diferente del proceso de expresión génica (Figura 2-1). A grandes rasgos, sin embargo, existen dos unidades funcionales principales: la región promotora y la región codificante.
Figura 2-1
Expresión génica. El ADN de un gen se transcribe en ARNm que, a su vez, se traduce en proteínas. Los componentes funcionales de un gen están esquematizados aquí. Las áreas del gen destinadas a ser representadas en el ARNm maduro se denominan exones, y (más…)
La región promotora controla cuándo y en qué tejido se expresa un gen. Por ejemplo, los promotores del gen de la globina son responsables de su expresión en las células eritroides y no en las cerebrales. ¿Cómo se consigue esta expresión específica del tejido? En el ADN de la región promotora del gen hay elementos estructurales específicos, secuencias de nucleótidos (véase «Consideraciones estructurales» más adelante), que permiten que el gen se exprese sólo en una célula adecuada. Estos son los elementos en el gen de la globina que instruyen a una célula eritroide para que transcriba el ARNm de globina de ese gen. Estas estructuras se denominan elementos de acción cis porque residen en la misma molécula de ADN que el gen. En algunos casos, otros elementos de acción cis específicos del tipo de tejido, llamados potenciadores, residen en la misma molécula de ADN, pero a gran distancia de la región codificante del gen.6,7 En la célula apropiada, los elementos de acción cis se unen a factores proteicos que son físicamente responsables de la transcripción del gen. Estas proteínas se denominan factores de acción trans porque residen en el núcleo de la célula, separados de la molécula de ADN que contiene el gen. Por ejemplo, las células cerebrales no tendrían los factores trans-activos adecuados que se unen al promotor de la β-globina, y por lo tanto las células cerebrales no expresarían globina. Sin embargo, tendrían factores de acción trans que se unen a los promotores de genes específicos de las neuronas.
La estructura de la proteína de un gen está especificada por la región codificante del mismo. La región codificante contiene la información que dirige a una célula eritroide para ensamblar los aminoácidos en el orden adecuado para fabricar la proteína β-globina. ¿Cómo se especifica este orden de los aminoácidos? Como se describe en detalle más adelante, el ADN es un polímero lineal que consta de cuatro subunidades distinguibles llamadas nucleótidos. En la región codificante de un gen, la secuencia lineal de nucleótidos codifica la secuencia de aminoácidos de la proteína. Este código genético tiene forma de triplete, de modo que cada grupo de tres nucleótidos codifica un único aminoácido. Los 64 tripletes que pueden formarse con 4 nucleótidos superan los 20 aminoácidos distintos que se utilizan para fabricar proteínas. Esto hace que el código se degenere y permite que algunos aminoácidos estén codificados por varios tripletes diferentes.8 Ahora se puede determinar la secuencia de nucleótidos de cualquier gen (véase más adelante). Traduciendo el código, se puede obtener una secuencia de aminoácidos prevista para la proteína codificada por un gen.