indice - bib.ufro.cl · teoría cromosómica de la herencia ligamiento génico y recombinación ......
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Indice
PARTE 1 QUÍMICAY GENÉTICA 1
CAPíTUlO 1
La visión mendeliana del mundo
Los descubrimientos de Mendel
El principio de la segregación independiente
Recuadro 1-1. Leyes de Mendel
Algunos alelos no son ni dominantes ni recesivos
El principio de la distribución independiente
Teoría cromosómica de la herencia
Ligamiento génico y recombinación
Recuadro 1-2. Los genes están Jjgados a los cromosomas
Mapeo cromosómico
El origen de la variabilidad genética por medio de las mutaciones
Primeras suposiciones acerca de qué son los genes y cómo actúan
Intentos preliminares para encontrar una relación gen-proteínaResumen
Bibliograffa
CAPíTULO 2
Los ácidos nucleicos transmiten información genética
El anuncio sorprendente de Avery: el DNA puede transportar especificidad genética
Los genes de los virus también son de ácidos nucleicos
La hélice doble
Recuadro 2-1. Las reglas de Chargaff
En busca de las polimerasas que sintetizan el DNA
Los datos de los experimentos indican una separación de las cadenas durante laduplicación del DNA
La información genética dentro del DNA la transmite la secuencia de sus cuatro nucleótidosconstitutivos
El DNA no puede ser la plantilla que ordena directamente los aminoácidos durantela síntesis proteica
Recuadro 2-2. Indicios de que los genes controlan la secuencia de aminoácidos de las
proteÍnas
El RNA es químicamente muy parecido al DNA
El dogma central
La hipótesis del adaptador de Crick
La síntesis de proteínas en tubos de ensayo
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XII Índice
La paradoja de los ribosomas de aspecto inespecíficoDescubrimiento del RNA mensajero (mRNA)La síntesis enzimática del RNA sobre plantillas de DNAEstableciendo el código genético
Establecimiento de la dirección de la síntesis proteica
Las señales de inicio y terminación también están codificadas en el DNA
La era de la genómicaResumen
Bibliografía
CAPíTULO 3
La importancia de las interacciones químicas débiles
Características de los enlaces químicos
Los enlaces químicos se explican en los términos de la mecánica cuántica
La formación de los enlaces químicos comprende un cambio en la forma de la energía
Equilibrio entre la formación y la rotura de los enlaces
El concepto de energía libre
K se relaciona en forma exponencial con !'!..GeqLos enlaces covalentes son muy fuertes
Enlaces débiles en sistemas biológicos
Los enlaces débiles tienen energías entre 1 y 7 kcallmolLos enlaces débiles se forman y se rompen constantemente en las temperaturas fisiológicas
La distinción entre moléculas polares y no polaresFuerzas de van der Waals
Enlaces de hidrógeno
Algunos enlaces iónicos son enlaces de hidrógeno
Las interacciones débiles exigen superficies moleculares complementariasLas moléculas de agua forman enlaces de hidrógenoEnlaces débiles entre moléculas en soluciones acuosas
Recuadro 3-1. La singularidad de las formas moleculares y el concepto de adhesión selectiva
Las moléculas orgánicas que exhiben una tendencia a formar enlaces de hidrógenoson hidrosolubles
Los "enlaces" hidrófobos estabilizan las macromoléculas
La ventaja de una !'!..Gentre 2 y 5 kcallmolLos enlaces débiles unen las enzima s a los sustratos
Los enlaces débiles median la mayoría de las interacciones proteína-DNA y proteína-proteínaResumen
Bibliografía
CAPíTULO 4
La importancia de los enlaces de alta energía
Las moléculas que ceden energía son termodinámicamente inestables
En las reacciones bioquímicas las enzimas reducen las energías de activación
La energía libre en las biomoléculas
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Bibliografi
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Los enlaces de alta energía se hidrolizan con una I1G negativa grande
Los enlaces de alta energía en las reacciones biosintéticas
Los enlaces peptídicos se hidrolizan en forma espontánea
Acoplamiento de I1G negativa y positiva
Activación de los precursores en las reacciones de transferencia de grupos
Versatilidad del ATP en la transferencia de grupos
Activación de los aminoácidos por la unión de AMP
La presencia de ~ activa los precursores de los ácidos nucleicosEl valor de la liberación de ~ G en la síntesis de los círculos nucleicos
Escisiones de ~ caracterizan la mayoría de las reacciones biosintéticasResumen
Bibliografía
CAPíTULO 5
Enlaces débiles y fuertes determinan la estructura macromolecular
Lasestructuras de orden superior están determinadas por interacciones intramolecularese intennoleculares
ElDNApuede formar una hélice regularEl RNA forma una gran variedad de estructurasCaracterísticas químicas de los monómeros de los que están hechos las proteínasEl enlace peptídico
Hay cuatro niveles de estructura proteicaLashélices exy las láminas ~son las formas comunes de estructura secundaria
Recuadro 5-1. Determinación de la estructura proteica
Laconformación específica de una proteína es consecuencia de su modelo de enlacesdehidrógeno
Las hélices exse reúnen para formar superhélices
La mayor parte de las proteínas es modular y contiene dos o tres dominios
Las proteínas se componen de una cantidad asombrosamente pequeña de motivosestructurales
Recuadro 5-2. Las proteínas grandes con frecuencia están formadas por varias cadenas
polipeptidicas más pequeñas
Las funciones diferentes de las proteínas surgen de las diversas combinaciones de dominios
Los enlaces débiles ubican correctamente las proteínas a lo largo de las moléculas de DNA
yRNA
Las proteínas recorren el DNA para encontrar un sitio de unión específicoEstrategias diversas para el reconocimiento proteico del RNA
Alostería: regulación de la función de una proteína mediante el cambio de su forma
Labaseestructural de la regulación alostérica se conoce para ejemplos que comprendenligandos pequeños, interacciones proteína-proteína y modificación proteicaNo toda la regulación de las proteínas está mediada por fenómenos alostéricosResumen
Bibliografía
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XIV Índice
PARTE 2 MANTENIMIENTO DEL GENOMA 103
CAPíTULO 6
Las estructuras del DNA y el RNAEstructura del DNA
El DNA está compuesto por cadenas de polinucleótidosCada base tiene su forma tautomérica preferidaLas dos cadenas de la hélice doble se mantienen juntas por medio del apareamientode las bases en una orientación antiparalela .
Las dos cadenas de la hélice doble tienen secuencias complementarias
La formación de enlaces de hidrógeno es importante para la especificidad delapareamiento de las bases
Las bases pueden evertirse de la hélice doble
El DNA suele consistir en una hélice doble dextrógira
La hélice doble tiene un surco menor y uno mayor
Recuadro 6-1. El DNA tiene 10,5 pares de bases por vuelta de la hélice en solución: el experimentode la mica
El surco mayor contiene información química abundanteLa hélice doble se encuentra en numerosas conformaciones
A veces el DNA puede formar una hélice levógira
Las cadenas del DNA pueden separarse (desnaturalizarse) y reasociarseAlgunas moléculas de DNA son circulares
Topología del DNA
El número de enlace es una propiedad topológica invariable del DNA circular cerradode modo covalente (cccDNA)
El número de enlace se compone de giro y superenrollamiento
LJcOes el número de enlace del cccDNA relajado por completo en condiciones fisiológicasEl DNA celular exhibe un superenrollamiento negativoLos nucleosomas introducen superenrollamiento negativo en los eucariontes
Las topoisomerasas pueden relajar el DNA superenrollado
Los procariontes tienen una topoisomerasa especial que introduce superenrollamientoen el DNA
Las topoisomerasas también desanudan y desenredan las moléculas de DNA
Las topoisomerasas utilizan una unión proteína-DNA covalente para cortar y volver a unir lascadenas del DNA
Las topoisomerasas forman un puente enzimático y pasan un segmento del DNAa través de otro
Los topoisómeros de DNA pueden separarse por electroforesis
Los iones de etidio hacen que el DNA se desenrolle
Recuadro 6-2. Demostración de que el DNA tiene una periodicidad helicoidal de
alrededor de 10,5 pares de bases por vuelta a partir de las propiedades topológicasde los DNA circulares
Estructura del RNA
El RNA contiene ribosa y uracilo, y suele ser monocatenarioLas cadenas del RNA se pliegan sobre sí para generar regiones locales de hélice doblesimilares a la forma A del DNA
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El RNA
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CAPíTULO 7
Cromosomas, cromatina y el nucleosoma
Secuencia y diversidad de los cromosomas
Los cromosomas pueden ser circulares o linealesToda célula mantiene una cantidad característica de cromosomas
El tamaño del genoma se relaciona con la complejidad del organismoEl genoma de E. coN está compuesto casi por completo por genesLos organismos más complejos tienen una densidad de genes reducida
Los genes forman solo una proporción pequeña del DNA cromosómico eucarionte
La mayoría de las secuencias intergénicas humanas está compuesta por DNA repetitivo
Duplicación y segregación de los cromosomas
Los cromos amas eucariontes necesitan centrómeros, telómeros y orígenes de replicación
para mantenerse durante la división celularLa duplicación y la segregación de los cromos amas eucariontes se produen en fases separadasdel ciclo celular 154
La estructura de los cromos amas cambia cuando las células eucariontes se dividen 156
La cohesión de las cromátidas hermanas y la condensación de los cromosomas están
mediadas por proteínas SMCLa mitosis mantiene la cantidad de cromosomas de la célula progenitora
Las fases Gl y G2 del ciclo celular facilitan la preparación para la etapa siguiente del ciclo
a la vez que permiten verificar que la etapa previa se completó de manera correctaLa meiosis reduce la cantidad de cromosomas de la célula progenitora
El microscopio permite observar niveles diferentes de estructura cromosómica
El nucleosoma
Los nucleosomas son las subunidades fundamentales de los cromosomas
Recuadro 7-1. Nucleasa mÍcrocócica y el DNA asociado con los nucleosomas
Las histonas son proteínas pequeñas con carga positivaLa estructura atómica del nucleosoma
Muchos contactos independientes de la secuencia de DNA median la interacción entre
el centro de histonas y el DNALas colas N-terminales de las histonas estabilizan el enrollamiento alrededor del octámero
Índjce
El RNA se puede plegar en estructuras terciarias complejas
Algunos RNA son enzimasLa ribozima cabeza de martillo escinde el RNA mediante la formación de un fosfato
cíclico 2', 3'
¿Evolucionó la vida a partir de un mundo de RNA?Resumen
BibliografÍa
Estructura cromatínica de orden superior
La histona Hl se une al DNA ligador que hay entre los nucleosomas
Las colecciones de nucleosomas pueden formar estructuras más complejas: las fibrasde 30 nm
Las colas N-terminales de las histonas son necesarias para la formación de las fibrasde 30 nm
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XVI Índice
La compactación adicional del DNA comprende bucles grandes de DNA nucleosómicoLas variantes histónicas alteran la función del nucleosoma
Regulación de la estructura cromatínica 178
La interacción del DNA con el octámero de histonas es dinámica 178
Los complejos remodeladores nucleosómicos facilitan el movimiento de los nucleosomas 179
Algunos nucleosomas están en posiciones específicas in vivo: posicionamiento nucleosómico 181La modificación de las colas N-terminales de las histonas altera la accesibilidad de la
cromatina
Recuadro 7-2. Determinación de la posición nucleosómica en la célula
Enzimas específicas causan la modificación de las histonasLa modificación y la remodelación nucleosómicas actúan en conjunto para aumentar laaccesibilidad del DNA
Armado del nucleosoma
Los nucleosomas se arman inmediatamente después de la duplicación del DNA
El armado de los nucleosomas requiere "chaperonas" histónicasResumen
Bibliografía
CAPíTULO 8
La duplicación del DNA
La química de la síntesis del DNA
La síntesis del DNA necesita desoxinucleósidos trifosfato y una unión cebador-plantillaEl DNA se sintetiza mediante la extensión del extremo 3' del cebador
La fuerza impulsara para la síntesis del DNA es la hidrólisis de pirofosfato
El mecanismo de la DNA polimerasa
Las DNA polimerasas usan un solo sitio activo para catalizar la síntesis del DNALas DNA polimerasas parecen una mano que sostiene la unión cebador-plantillaLas DNA polimerasas son enzimas procesivasLas exonucleasas revisan la perfección del DNA neo sintetizado
La horquilla de replicación
Ambas cadenas del DNA se sintetizan juntas en la horquilla de replicaciónLa iniciación de una nueva cadena de DNA necesita un cebador de RNA
Los cebadores de RNA tienen que eliminarse para completar la duplicación del DNALas DNA helicasas desenrollan la hélice doble para que avance la horquilla de replicación
Las proteínas de unión a las mono cadenas estabilizan el DNA monocatenario antes de laduplicaciónRecuadro 8-1. Determinación de la polaridad de una DNA helicasa
Las topoisomerasas eliminan el superenrollamiento generado por el desenrollamiento
a la altura de la horquilla de replicaciónLas enzimas de la horquilla de replicación extienden el espectro de los sustratos de la DNA
polimerasa
La especialización de las DNA polimerasas
Las DNA polimerasas están especializadas para cumplir funciones diferentes en la célulaLas abrazaderas deslizantes aumentan en forma drástica la procesividad de la DNA
polimerasa
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Índice
Los cargadores de abrazaderas abren y colocan las abrazaderas deslizantes sobre el DNA
La síntesis del DNA en la horquilla de replicación
Recuadro 8-2. Control de la función proteica por el ATP: el cargado de una abrazaderadeslizante
El replisoma de E. coli se forma por interacciones entre proteínas de la horquilla
de replicación
Iniciación de la duplicación del DNA
Secuencias específicas del DNA genómico dirigen la iniciación de la duplicación del DNA
El modelo del replicón de la iniciación de la duplicaciónLas secuencias replicadoras comprenden sitios de unión de iniciadores y DNA dedesenrollamiento fácil
Unión y desenrollamiento: selección y activación del origen por la proteína iniciadora
Recuadro 8-3. La identificación de los orfgenes de replicación y de los replicadores
Interacciones proteína-proteína y proteína-DNA dirigen el proceso de iniciación
Recuadro 8-4. La duplicación del DNA de E. coli está regulada por la concentración de
DnaA.ATP y por la SeqA
Recuadro 8-5. La hipótesis de la fábrica replicativa
Los cromos amas eucariontes se duplican exactamente una vez por ciclo celularEn los eucariontes la formación del complejo de pre-replicación dirige la iniciaciónde la duplicación
La formación y la activación del complejo de pre-replicación están reguladas para permitiruna sola ronda de duplicación durante cada ciclo celular
Similitudes entre la iniciación de la duplicación del DNA eucarionte y procarionte
Terminación de la duplicación
Para separar las moléculas de DNA hijas se necesitan topoisomerasas del tipo IIEn la síntesis de las cadenas atrasadas no se pueden copiar los extremos finales de loscromosomas lineales
La telomerasa es una DNA polimerasa nueva que no necesita una plantilla exógena
La telomerasa resuelve el problema de la duplicación de los extremos mediante la extensióndel extremo 3' de los cromosomasResumen
Bibliografía
CAPíTULO 9
La mutabilidad y la reparación del DNA
Errores de la duplicación y su reparación
La naturaleza de las mutaciones
Algunos errores de la duplicación eluden la lectura de pruebaRecuadro 9-1. La expansión de repeticiones triples causa enfermedad
La reparación de los apareamientos incorrectos elimina los errores que eluden la lectura
de pruebaLesión del DNA
El DNA sufre lesión espontánea por hidrólisis y desaminación
Recuadro 9-2. La prueba de Ames
El DNA se daña por alquilación, oxidación y radiaciónLos análogos de bases y los agentes intercalantes también causan mutaciones
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Recombinación homóloga en los eucariontes
La recombinación homóloga tiene funciones adicionales en los eucariontesLa recombinación homóloga es necesaria para la segregación de los cromosomas durantela meiosis
Durante la meiosis se produce la generación programada de roturas bicatenarias del DNALa proteína MRX procesa los extremos escindido s del DNA para la congregación de lasproteínas de intercambio de cadenas similares a RecA 304La Dmc 1 es una proteína similar a RecA que actúa específicamente en la recombinación meiótica 305Muchas proteínas actúan en conjunto para promover la recombinación meiótica 305
Conversión del tipo de apareamiento 306
XVIII Índjce
Reparación de las lesiones del DNA
Reversión directa de la lesión del DNA
Las enzimas de la reparación por escisión de base eliminan las bases dañadas por unmecanismo de eversión de bases
Las enzimas de la reparación por escisión de nucleótido cortan el DNA dañado a amboslados de la lesión .
La recombinación repara las roturas del DNA mediante la recuperación de informaciónde las secuencias desde el DNA no dañado
La síntesis de DNA translesión permite que continúe la duplicación a través del dañodel DNA
Recuadro 9-3. La famjJja Y de las DNA poJjmerasasResumen
BibJjograffa
CAPíTULO 10
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Recombinación homóloga en el nivel molecular
Modelos para la recombinación homóloga
El modelo de Holliday ilustra los pasos fundamentales de la recombinación homóloga
El modelo de la reparación de las roturas bicatenarias describe con más precisión muchosde los acontecimientos de la recombinación
Las roturas bicatenarias del DNA surgen por muchos medios e inician la recombinación
homólogaRecuadro 10-1. Cómo resolver un intermediario de recombinación con dos uniones de
Holliday
Máquinas proteicas de la recombinación homóloga
La helicasa/nucleasa RecBCD procesa las moléculas de DNA rotas parala recombinación
La proteína RecA se congrega sobre el DNA monocatenario y promueve la invasiónde las cadenas
Dentro del' filamento de RecA se establecen parejas nuevas de bases apareadas
En tod"os los organismos hay homólogo s de la RecA
El complejo Ruv AB reconoce específicamente uniones de Holliday y promueve la migraciónde las ramas
RuvC escinde cadenas de DNA específicas a la altura de la unión de Holliday para terminarla recombinación
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Índjce
La conversión del tipo de apareamiento se inicia por una rotura bicatenaria específica de sitio 307
La conversión del tipo de apareamiento es un fenómeno de conversión génica que no estáasociado con la recombinación de los genes
Consecuencias genéticas del mecanismo de la recombinación homóloga
La conversión génica se produce porque el DNA se repara durante la recombinaciónResumen
Bibliografia
CAPíTULO 11
Recombinación específica de sitio y transposición del DNA
Recombinación específica de sitio conservadora
La recombinaciónespecífica de sitio se produce en secuencias específicas de la diana de DNA 316Las recombinasas específicas de sitio escinden y resellan el DNA mediante un intermediario "'!covalente de DNA-proteína
Las serina recombinasas introducen roturas bicatenarias en el DNA y luego intercambiancadenas para promover la recombinación
Las tirosina recombinasas rompen y resellan un par de cadenas de DNA a la vezLas estructuras de las tirosina recombinasas unidas al DNA delatan el mecanismo delintercambio del DNA
Recuadro 11-1. Aplicación de la recombinacÍón específica de sitio a la ingenierÍa gen ética
Funciones biológicas de la recombinación específica de sitio
La integrasaApromueve la integración y la extirpación de un genoma vírico en elcromosoma de la célula huésped
La extirpación del fago Anecesita una proteína arqueadora de DNA nuevaLa recombinasa Hin invierte un segmento del DNA para permitir la expresión de genesalternativos 327
La recombinación por la Hin necesita un amplificador de DNA 328Lasrecombinasas convierten en monómeros las moléculas de DNA circulares multiméricas 330
Hay otros mecanismos para dirigir la recombinación a segmentos específicos del DNA 333
Transposición 333
Algunoselementos genéticos se mueven hacia sitios cromosómicos nuevos por transposición 333Hay tres clases principales de elementos transponibles 335Lostransposones de DNA portan un gen de transposasaflanqueado por sitios de recombinación 335Lostransposones se hallan como elementos autónomos y no autónomos 336Losretrotransposonessimilares a virus y los retrovirus portan secuencias repetidasterminales y dos gene s importantes para la recombinación
Losretrotransposonesde poli-A parecen genesTransposición del DNA por un mecanismo de corte y pegado
El intermediario en la transposición por corte y pegado se termina por la reparación de la brecha
Hay muchos mecanismos para cortar la cadena no transferida durante la transposición del DNATransposición del DNA por un mecanismo replicativoLosretrotransposones similares a virus y los retrovirus se mueven mediante el uso de unintermediario de RNA
Las DNA transposasas y las integras as retrovíricas son miembros de una superfamiliade proteínas
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Recuadro 11-2. El mecanÍsmo de la formacÍón de cDNA retrovÍrÍco
Los retrotransposones de poli-A se mueven por un mecanismo de "empalme inverso"
Ejemplos de elementos transponibles y su regulación
Recuadro 11-3. Elementos del maíz y el descubrÍmÍento de los transposonesLos transposones de la familia 1S4 son elementos compactos con numerosos mecanismos
para el control de la cantidad de copias
La transposición del TnlO está acoplada a la duplicación del DNA celular
El fago Mu es un transposón muy robusto
Mu utiliza la inmunidad de la diana para evitar transponerse a su propio DNATc1/MarÍner son elementos de DNA muy exitosos en los eucariontes
Los elementos Ty de levaduras se transponen a refugios en el genoma
Los UNE promueven su propia transposición e incluso transponen RNA celulares
Recombinación V(D}J
Los fenómenos iniciales en la recombinación V(DH se producen por un mecanismo semejanteal de la extirpación de los transposones 364Resumen 367
BÍbUografía 367
xx Índice
PARTE 3 EXPRESIÓN DEL GENOMA 369
CAPíTU lO 12
Mecanismos de transcripción
RNA polimerasas y el ciclo de la transcripción
Las RNA polimerasas vienen en formas diferentes, pero comparten muchas características
La transcripción por la RNA polimerasa progresa en una serie de pasosLa iniciación de la transcripción comprende tres pasos definidos
El ciclo de la transcripción en las bacterias
Los promotores bacterianos varían en cuanto a fuerza y secuencia, pero poseen ciertascaracterísticas defini todas
Recuadro~12-1. SecuencÍas consenso<#
El factór () media la unión de la polimerasa al promotor
La transición al complejo abierto comprende cambios estructurales en la RNA polimerasay en el DNA promotor
La transcripción la inicia la RNA polimerasa sin necesidad de un cebador
La RNA polimerasa sintetiza varios RNA cortos antes de entrar en la fase de alargamientoLa polimerasa alargadora es una máquina procesiva que sintetiza y revisa RNALa transcripción se termina por señales dentro de la secuencia del RNA
Recuadro 12-2. Las RNA poUmerasas de una sola subunÍdad
La transcripción en los eucariontes
Los promotores centrales de la RNA polimerasa II están compuestos por combinacionesde cuatro elementos de secuencia diferentes
La RNA polimerasa II forma un complejo de preiniciación con factores de transcripcióngenerales en el promotor
La TBP se une al DNA y lo distorsiona mediante el uso de una lámina pque se inserta en elsurco menor
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Los otros f1
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Resumen
BibUografi .
CAPíTULO
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Una vez 1para su trResumen
BÍblÍograJ
-
Índice
Los otrosfactoresde transcripción generales también cumplen funciones específicas
en la iniciación
La iniciación de la transcripción in vivo necesita proteínas adicionales, incluido
el complejo mediador
Mediador está compuesto por muchas subunidades, algunas conservadas desde laslevaduras hasta los seres humanos
Un conjunto nuevo de factores estimula el alargamiento y la revisión del RNA por la PoI 11
La polimerasa alargadora está asociada con un conjunto nuevo de factores proteicos
necesarios para tipos diversos de procesamiento del RNALas RNA polimerasas 1y 111reconocen promotores distintos mediante el uso de conjuntos
diferentes de factores de transcripción, pero aun asínecesitan la TBPResumen
BibliografÍa
CAPíTULO 13
Empalme del RNA
La química del empalme del RNA
Secuencias dentro del RNA determinan dónde se produce el empalmeEl intrón se elimina en una forma llamada lazo, conforme los exones flanqueantes seunen entre sí
Los exones de moléculas de RNA diferentes pueden fusionarse por empalme trans
La maquinaria del ayustosoma
El empalme del RNA está a cargo de un complejo grande llamado ayustosoma
Mecanismos de empalme
Armado, reordenamientos y catálisis dentro del ayustosoma: el mecanismo de empalmeLos intrones autoempalmables delatan que el RNA puede catalizar el empalme del RNA
Los intrones del grupo 1 liberan un intrón lineal en lugar de un lazo
Recuadro 13-1. Conversión de intrones del grupo 1 en ribozÍmas
¿Cómo encuentra el ayustosoma de modo confiable los sitios de empalme?
Empalme alternativo
Los gene s individuales pueden generar numerosos productos por empalme alternativoEl empalme alternativo está regulado por activadores y represores
Recuadro 13-2. Adenovirus y el descubrimiento del empalme
Un ayustosoma alternativo compuesto por un conjunto diferente de snRNP empalma un
grupo pequeño de intrones .
Mezcla exónica
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Los exones se mezclan por recombinación para producir gene s codificadores de proteínas nuevas 429
Edición del RNA
La edición del RNA es otra forma de alterar la secuencia de un mRNA
Transporte del mRNA
Una vez procesado, elmRNA se compacta y se exporta desde el núcleo hacia el citoplasma
parasu traducción
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Unión de los aminoácidos al tRNA
Los tRNA se cargan por la unión de un aminoácido al nucleótido de adenosina terminal 3'
a través de un enlace acilo de alta energía 448Las aminoacil tRNA sintetasas cargan los tRNA en dos pasos 448Cada aminoacil tRNA sintetasa une un solo aminoácido a un tRNA o más 448
Las tRNA sintetasas reconocen las características estructurales singulares de los tRNA afines 450
La formación de los aminoacil-tRNA es muy exacta 451Algunas aminoacil tRNA sintetasas utilizan un receso de edición para cargar los tRNAcon mucha precisiónEl ribosoma es incapaz de discriminar entre los tRNA cargados de modo correctoo incorrecto
Recuadro 14-1. SelenoCÍsteina
xxn Índice
CAPíTULO 14Traducción
RNA mensajero
Marcos de lectura abiertos especifican las cadenas polipeptídicasLos mRNA de procariontes tienen un sitio de unión al ribosoma que recluta la maquinariade traducción
Los mRNA de los eucariontes tienen modificaciones en sus extremos 5' Y 3' para facilitar latraducción
RNA de transferencia
Los tRNA son adaptadores entre los codones y los aminoácidos
Los tRNA comparten una estructura secundaria común que se parece a una hoja de trébolLos tRNA tienen una estructura tridimensional en forma de L
El ribosoma
El ribosoma está compuesto por una subunidad mayor y una menorLas subunidades mayor y menor sufren asociación y disociación durante cada ciclode traducción
Los aminoácidos nuevos se unen al extremo C-terminal de la cadena polipeptídica enptecimiento
Los enlaces peptídicos se forman por transferencia de la cadena polipeptídica encrecimiento desde un tRNA hacia otro
Los RNA ribosómicos son determinantes estructurales y catalíticos del ribosoma
El ribosoma tiene tres sitios de unión para tRNA
Conductos a través del ribosoma permiten que el mRNA y el polipéptido en crecimientoentren en el ribosoma o salgan de ésteIniciación de la traducción
Los mRNA de los procariontes al inicio se reclutan hacia la subunidad menor porapareamiento con el rRNAUn tRNA especial cargado con una metionina modificada se une en forma directa a lasubunidad menor del procarionteTres factores de iniciación dirigen el armado de un complejo de iniciación que contienemRNA y el tRNA iniciadorLos ribosomas de los eucariontes se reclutan hacia el mRNA por el capuchón 5'El codón de inicio se encuentra por rastreo corriente abajo desde el extremo 5' del mRNA
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Índice
Los factores de iniciación de la traducción mantienen los mRNA de los eucariontes en una
forma circular
Prolongación de la traducción
Recuadro 14-2. Los uORF y los IRES: excepciones que confirman la regla
El factor de prolongación EF-Tu entrega los aminoacil-tRNA al sitio A
El ribosoma utiliza numerosos mecanismos para no seleccionar los aminoacil-tRNAincorrectos 472
El ribosoma es una ribozima 474
La formación del enlace peptídico y el factor de prolongación EF-G impulsan la translocaciónde los tRNA y el mRNA 475
El EF-G impulsa la translocación mediante el desplazamiento del tRNA unido al sitio A 476
El EF-Tu-GDP y el EF-G-GDP tienen que intercambiar el GDP por GTP antes de participar
en una ronda de prolongación nueva ",' 477
Un ciclo de formación de enlace peptídico consume dos moléculas de GTP y una de ATP 477
Recuadro 14-3. Proteinas Nadaras de GTp, cambios de conformación y la fidelidad y el ordende los acontecimientos de la traducción 478
Terminación de la traducción
Los factores de liberación finaliza la traducción en respuesta a los codones de terminación
Regionescortas de los factores de liberación de la clase 1reconocen los codones determinación y desencadenan la liberación de la cadena peptídicaEl intercambio GDP/GTP y la hidrólisis del GTP controlan la función del factor de liberaciónde la clase 11
El factor de reciclaje ribosómico imita un tRNARecuadro 14-4. Ciertos antibiótÍcos detienen la división celular porque bloquean pasos
especificos en la traducciónRegulación dependiente de la traducción de la estabilidad de los mRNA y las proteinas
El RNA SsrA rescata los ribosomas que traducen mRNA rotosLas células de eucariontes degradan los mRNA incompletos o que poseen codones
de terminación prematurosResumen
BibliografÍa
CAPíTULO 15
El código genético
El código está degenerado
Percepción de orden en la composición del códigoBamboleo (wobble) en el anticodón
Tres codones dirigen la terminación de la cadena polipeptídica
Cómo se descifró el código
Estimulación de la incorporación de aminoácidos por los mRNA sintéticos
Poli-U codifica polifenilalanina
Los copolímeros mixtos permitieron las asignaciones adicionales de codonesUnión de RNA de transferencia a codones de trinucleótidos definidos
Asignaciones de codones a partir de copolímeros repetitivos
Tres reglas rigen el código genético
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XXIV Índice
Tres clases de mutaciones puntuales alteran el código genético
Pruebas genéticas de que el código se lee en unidades de tres
Las mutaciones supresoras pueden estar en el mismo gen o en uno diferente
En la supresión intergénica participan tRNA mutantesLos supresores sin sentido también leen señales de terminación normales
Pruebas de la validez del código genético
El código es casi universal
Resumen
BibJj ografia
PARTE 4 REGULACIÓN 513
CAPíTULO 16
Regulación génica en los procariontes
Principios de la regulación de la transcripción
Las proteínas reguladoras controlan la expresión génicaLos activadores que contribuyen a que la RNA polimerasa se una al DNA y por represores
que bloquean esa unión regulan muchos promotoresAlgunos activadores actúan por alostería y regulan pasos ulteriores a la unión de la RNA
polimerasaAcción a distancia y formación de asas de DNA
La unión cooperativa y la alostería cumplen muchas funciones en la regulación génicaAntiterminación y más allá: no toda la regulación génica tiene como diana la iniciación de la
transcripción
Regulación de la iniciación de la transcripción: ejemplos provenientes de bacterias
Un activador y un represor controlan juntos los genes laGEl activador CAP y el represor Lac ejercen efectos opuestos sobre la unión de la RNA
polimerasa al promotor de laG
El CAP tiene superficies activadoras y de unión al DNA separadas
Recu,q¡1ro 16-1. Detección de sitios de unión al DNAEl activador CAP y el represor Lac se unen al DNA mediante el uso de un motivoestructural común
Recuadro 16-2. Experimentos de salteo de los activadores
Las actividades del represor Lac y del activador CAP están controladas por vía alostérica
por sus señales 531Control combinatorio: CAP también controla otros genes 531
Recuadro 16-3. Jacob, Monod y las ideas detrás de la regulación génica 532
Factores (j alternativos dirigen la RNA polimerasa hacia conjuntos alternativos de promotores ..534
NtrcC y MerR: activadores de la transcripción que actúan por alostería en lugar de hacerlo porreclutamiento 535
El activador NtrC tiene actividad de ATPasa y actúa desde sitios del DNA alejados del gen 536
El regulador MerR activa la transcripción mediante la torsión del DNA promotor 537Algunos represores mantienen la RNA polimerasa en el promotor en lugar de excluirla 537
El AraC y el control del operón araBAD por antiactivación 538
Ejemplos de regulación génica en pasos ulteriores a la iniciación de la transcripción 539
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Índice
La terminación prematura de la transcripción controla los operones biosintéticosde aminoácidos
Las proteínas ribosómicas son represores traduccionales de su propia síntesisRecuadro 16-4. Ribointerruptores
El caso del fago A: estratos de regulación
Modelos alternativos de expresión génica controlan la proliferación lítica y lisogénica
Las proteínas reguladoras y sus sitios de unión
El represor A se une a sitios operadores de manera cooperativa
Recuadro 16-5. Concentración, afinidad y unión cooperativa
El represor y Cro se unen con modelos diferentes para controlar la proliferación lítica
y lisogénica 554La inducción lisogénica necesita la escisión proteolítica del represor A 554
Laautorregulación negativa del represor necesita interaccion~s a larga distancia y un asa ~'
de DNA grande 555Otro activador, AcII, controla la decisión entre proliferación lítica o lisogénica en la infección.
de un huésped nuevo 556Recuadro 16-6. Métodos gen éticos que identificaron los genes que intervienen en la elección
lftÍcamsogénica
La condiciones de proliferación de E. con controlan la estabilidad de la proteína cn y así
la elección lítica/lisogénicaAntiterminación de la transcripción en el desarrollo de A
Retrorregulación: una interacción de controles sobre la síntesis y la estabilidad del RNA
determina la expresión del gen intResumen
BibUograffa
CAPíTULO 17
Regulación génica en los eucariontes
Mecanismos conservados de regulación de la transcripción desde las levaduras hastalos mamíferos
Los activadores tienen funciones fijadoras y activadoras del DNA separadas
Los reguladores de eucariontes utilizan una gama de dominios de unión al DNA, pero en elreconocimiento del DNA intervienen los mismos principios que se cumplen en las bacterias
Recuadro 17-1. El ensayo de los dos hfbridos
Las regiones activad oras no son estructuras bien definidas
Reclutamiento de complejos proteicos hacía los genes por los activadores de los eucariontes
Los activadores reclutan la maquinaria de transcripción hacia el gen
Los activadores también reclutan modificadores nucleosómicos que contribuyen a que la
maquinaria de transcripción se una al promotorRecuadro 17-2. InmunoprecÍpitación cromatfnica
Acción a distancia: asas y aisladores
La regulación adecuada de algunos grupos de genes necesita regiones de control de locus
Integración de señales y control combinatorio
Los activadores actúan en conjunto de modo sinérgico para integrar señales
Integración de señales: el gen Ha está controlado por dos reguladores; uno reclutamodificadores nucleosómicos y el otro recluta mediador
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XXVI Índice
Integración de señales: unión cooperativa de activad ores en el gen del interferón ~humano
El control combinatorio es fundamental para la complejidad y la diversidad de los eucariontes
Control combinatorio de los genes del tipo de apareamiento de Saccharomyces cerevisiae
Represores de la transcripción
Transducción de señales y control de los reguladores de la transcripción
Las señales con frecuencia se comunican a los reguladores de la transcripción por mediode vías de transducción de señales
Las señales controlan las actividades de los reguladores de la transcripción de eucariontesde varias maneras
Los activad ores y los represores a veces vienen en piezas
"Silenciamiento" génico por modificación de las histonas y el DNA
El silenciamiento en las levaduras está mediado por la desacetilación y la metilaciónde las histonas
Modificaciones histónicas y la hipótesis del código histónicoEn las células de mamífero, la metilación del DNA se asocia con genes silenciados
Algunos estados de expresión génica se heredan por medio de la división celular inclusocuando la señal iniciadora ya no está más
Regulación génica de los eucariontes en los pasos que siguen a la iniciación de latranscripción
Algunos activadores controlan el alargamiento de la transcripción y no la iniciaciónRecuadro 17-3. LÍsógenos de Ay el cambio epigenéticoLa regulación del empalme alternativo del mRNA puede generar productos proteicosdiferentes en tipos celulares distintosLa expresión del activador de la transcripción de las levaduras llamado Gcn4 está controladaen el nivel de la traducción
Los RNA en la regulación génica
El RNA bicatenario inhibe la expresión de los genes homólogos de ese RNAA partir de dsRNA se generan RNA interferentes cortos (siRNA) que dirigen la maquinariaqu¡¡.desactiva genes de varias manerasLos microRNA controlan la expresión de algunos genes durante el desarrolloResumen
Bibliografía
CAPíTULO 18
Regulación génica durante el desarrollo
Tres estrategias mediante las cuales las células reciben instrucciones para expresar
conjuntos específicos de genes durante el desarrollo
Algunos mRNA se localizan en el interior de los huevos y los embriones debido a una
polaridad intrínseca del cito esqueletoRecuadro 18-1. Ensayos de micromatrÍces: teoría y prácticaTanto el contacto de célula a célula como las moléculas de señalización celular secreta das
producen cambios en la expresión génica de las células vecinasLos gradientes de moléculas de señalización secretadas pueden inducir a las células a seguirvías diferentes de desarrollo de acuerdo con su localización
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Índjce
Ejemplos de las tres estrategias para establecer la expresión génica diferencial
El represor localizado Ashl controla el tipo de apareamiento en las levaduras mediante elsilenciamiento del gen HaUn mRNA localizado inicia la diferenciación del músculo en el embrión de la ascidia
Recuadro 18-2. Revisión del cÍtoesqueleto: asimetría y crecÍmiento
El contacto célula a célula produce la expresión génica diferencial en la bacteria esporuladaB. subtjJjs
Recuadro 18-3. Panorama general del desarrollo de Ciona
En el SNC de un insecto, la señalización mediada por Notch controla un cambio reguladorcutaneonervioso
Un gradiente del morfógeno Sonic hedghog controla la formación de diferentes neuronasen el tubo neural de los vertebrados
Biología molecular de la embriogénesis de Drosophila
Panorama global de la embriogénesis de DrosophÍla
Un gradiente de morfógeno controla la simetría dorsoventral del embrión de DrosophÍla
Recuadro 18-4. Panorama general del desarrollo de DrosophilaRNA localizados en los polos anterior y posterior del huevo no fertilizado inician
la segmentaciónRecuadro 18-5. Papel de la sinergia de los activadores en el desarrollo
El gradiente de Bicoid regula la expresión de genes de segmentación de formadependiente de la concentraciónLa expresión de hunchback también se regula en el nivel de la traducción
El gradiente de represor Hunchback establece límites diferentes de expresión de genesde hendidura
Las proteínas Hunchback y de hendidura producen bandas de segmentaciónde la expresión génicaRecuadro 18-6. Métodos de bioinformática para la ÍdentÍjÍcacÍón de ampiÍjÍcadores complejos
Los gradientes de represor de hendidura producen muchas bandas de expresión génica
Represores de la transcripción de corto alcance permiten a diferentes amplificadores actuarde forma independiente entre sí dentro de la compleja región reguladora de eveResumen
Bibliograffa
CAPíTULO 19
Genómica comparada y evolución de la diversidad animal
La mayoría de los animales tiene en esencia los mismos gene s
¿Cómo da lugar la duplicación de genes a la diversidad biológica?
Recuadro 19-1. DupiÍcacÍón de genes e importancÍa de la evolucÍón reguladora
Recuadro 19-2. La dupiÍcacÍón de los genes de las globinas produce patrones de expresión
nuevos y diversas funcÍones de las proteÍnas
Recuadro 19-3. La creacÍón de genes nuevos impulsa la evolucÍón bacteriana
Tres maneras de cambiar la expresión génica durante la evolución
Manipulaciones experimentales que alteran la morfología de los animales
Los cambios en la expresión de Pax6 crean ojos ectópicos
Los cambios en la expresión de Antp transforman las antenas en patas
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XXVIII Índice
Importancia de la función de las proteínas: interconversión de ftz y Antp
Cambios sutiles en una secuencia amplificadora pueden producir patrones nuevos
de expresión génicaLa expresión errónea de Ubx cambia la morfología de la mosca de la fruta
Los cambios en la función de Ubx modifican la morfología de los embriones de la moscade la fruta
Los cambios en los amplificadores diana de Ubx pueden alterar los patrones de expresión
génica .
Recuadro 19-4. Los genes homeóticos de Drosophila se organizan en cúmulos
cromosómicos especiales
Cambios morfológicos en crustáceos e insectos
Los artrópodos presentan una diversidad notable
Los cambios en la expresión de Ubx explican las modificaciones de los miembrosde los crustáceos
Por qué los insectos carecen de miembros abdominalesLa modificación de los miembros para el vuelo podría surgir de la evolución de secuencias
del DNA reguladorRecuadro 19-5. Coopción de redes génicas para la innovación evolutiva
Evolución del genoma y origen del hombre
Los seres humanos contienen sorprendentemente pocos genes
El genoma humano es muy similar al del ratón y casi idéntico al del chimpancé
Orígenes evolutivos del habla humanaCómo promueve FOXP2 el habla en los seres humanos
El futuro del análisis comparativo de genomasResumen
Bibliograjfa
PARTE 5 MÉTODOS 689 BacteJ
EnsayCurva
Cruce:CAPj:f(JLO 20
Técnicas de biología molecularIntroducción
Ácidos nucleicos
La electroforesis a través de un gel separa las moléculas de DNA y RNA de acuerdocon su tamaño
Las endonucleasas de restricción cortan moléculas de DNA en sitios específicos
La hibridación del DNA puede ser útil para identificar moléculas de DNA específicas
Las sondas de DNA permiten identificar moléculas de DNA y RNA separadas porelectroforesis
Aislamiento de segmentos específicos de DNAClonación del DNA
Clonación de DNA en vectores plásmidos
El vector de DNA puede introducirse en organismos hospedadores por transformaciónLa donación permite crear genotecas compuestas por moléculas de DNA
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Índice
La hibridación puede ser útil para identificar un clon específico en una genoteca
Oligonucleótidos sintetizados con métodos químicosLareacción en cadena de la polimerasa (PCR) amplifica el DNA por medio de ciclosrepetidos de duplicación de DNA in vitro
Las acumulaciones de fragmentos de DNA revelan su secuencia de nucleótidos
Recuadro 20-1. Medicina legal y reacción en cadena de la pohmerasa
Secuenciación "en tiro de escopeta" de un genoma bacteriano
La estrategia "en tiro de escopeta" permite el ensamble parcial de secuencias genómicas
grandes
Recuadro 20-2. Los secuenciadores (sequenators) se usan para la secuenciación de grancantidad de material
La estrategia de extremos apareados permite el ensamble de grandes andamios genómicos
Análisis del genoma completoAnálisis genómico comparativo
Proteínas
Las proteínas específicas pueden purificarse a partir de extractos celulares
La purificación de una proteína requiere una prueba específica
Preparación de extractos celulares que contienen proteínas activasLas proteínas pueden separarse unas de otras mediante la cromatografía en columna
La cromatografía de afinidad puede facilitar una purificación proteica más rápida
Separación de las proteínas en geles de poliacrilamidaLos anticuerpos detectan las proteínas separadas mediante electroforesis
Las moléculas proteicas pueden secuenciarse en forma directaProteómica
Bibliograffa
CAPiTULO 21
Modelos de organismos
Bacteriófagos
Ensayos para determinar la proliferación del fagoCurva de proliferación monoescalonada
Cruces de fagos y pruebas de complementación
Transducción y DNA recombinante
Bacterias
Ensayos para determinar la proliferación bacterianaLas bacterias intercambian DNA por medio de conjugación sexual, transducción mediada
por fagos y transformación mediada por DNA
Los plásmidos bacterianos pueden servir como vectores de clonaciónLos transposones pueden ser útiles para producir mutaciones de inserción y fusiones
de genes y de operonesLos estudios sobre biología molecular de las bacterias han sido mejorados por medio de la
tecnología del DNA recombinante, la secuenciación del todo el genoma y el perfiltranscri pcional
El análisis bioquímico es importante en especial en células simples en las que pueden
emplearse herramientas bien desarrolladas de la genética tradicional y molecular
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Las bacterias son accesibles para el análisis citológicoLos fagos y las bacterias nos han permitido conocer la mayor parte de los hechos
fundamentales sobre los genes
Levadura de cerveza Saccharomyces cerevisiaeLa existencia de células haploides y diploides facilita el análisis genético de S. cerevÍsÍae
La generación de mutaciones precisas en la levadura es sencillaS. cerevÍsÍae tiene un genoma pequeño bien caracterizado
Las células de S. cerevÍsÍae cambian de forma a medida que crecen
Nematodo Caenorhabditis elegans
C. elegans tiene un ciclo vital muy rápido
C. elegans está compuesto por relativamente pocos linajes celulares bien estudiados
La vía de la muerte celular programada se descubrió en C. elegans
La RNAi fue descubierta en C. elegans
Mosca de la fruta Drosophila melanogaster
DrosophÍla tiene un ciclo vital rápido
El primer mapa genómico se realizó en DrosophÍla
Los mosaicos genéticos permiten el análisis de gene s letales en las moscas adultas
La recombinasa FLP de la levadura permite la producción de mosaicos genéticos enforma eficiente
Es fácil producir moscas del vinagre transgénicas portadoras de DNA foráneo
Ratón doméstico Mus musculus
El desarrollo embrionario del ratón depende de las células progenitoras (stem cells)Es fácil introducir DNA foráneo en el embrión del ratón
La recombinación homóloga permite la ablación selectiva de genes individualesEn los ratones se comprueba herencia epigenética
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Índice analítico
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