Señales de los genes.  png 1  2  3

Indice.

Epigenoma.


En este documento se describe el lenguaje molecular básico que utilizan las células para su organización interna y para comunicarse con el mundo exterior.
Esto es importante  cómo funcionan las células y cómo evolucionan los sistemas reguladores .
Se analiza la regulación genética , se describe los mecanismos  y se discuten cuál de estos es el más explotado en organismos superiores. Se relaciona estas estrategias moleculares con otros procesos enzimáticos, incluidos los que involucran quinasas, enzimas de empalme de ARN, proteasas y otros. Surge un tema general, uno que propone cómo se ha utilizado un conjunto bastante restringido de señales y funciones enzimáticas en la evolución para generar formas de vida complejas de diferentes tipos.

La respuesta celular a estímulos externos requiere la integración y activación de una cascada de señales interdependientes que viajan a lo largo del citosol con los núcleos celulares como destino final.
Las vías de señalización celular varían mucho. Las señales  y los receptores vienen en muchas variedades, y la unión puede desencadenar una amplia gama de cascadas de retransmisión de señal dentro de la célula, desde cortas y simples hasta largas y complejas.
A pesar de estas diferencias, las vías de señalización comparten un objetivo común: producir algún tipo de respuesta celular. Es decir, la célula emisora libera una señal para hacer que la célula receptora cambie de una manera particular, el proceso se describe en forma muy esquemática en el siguiente dibujo,
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Las interacciones célula-célula, cinética diferencial de ligandos y, por lo tanto, diferentes cascadas de transducción de señal convergen en la translocación e integración de aquellas señales de ajuste fino para la activación o represión de la expresión génica. Tal interacción de señales moleculares dará a la célula la capacidad de comenzar con exquisitos programas de desarrollo y diferenciación de precisión. Un aspecto que ha sido menos explorado y que emerge como relevante es cómo estas señales contribuyen al establecimiento de programas transcripcionales específicos y, además, cómo estos programas se perpetúan a través de las divisiones celulares. Sobre la base de este tipo de preguntas, y la expansión de la epigenética como un impulsor regulador de procesos como la transducción de señales, el control del ciclo celular y la respuesta al estrés, enfrentamos una era totalmente nueva que debe analizarse desde una perspectiva distinta (1 -3). Aquí nos centramos en algunos ejemplos de la relación entre los procesos epigenéticos y algunas vías de transducción de señales con el objetivo de ampliar nuestra visión de la integración de estímulos externos a la regulación de la expresión génica a través de las modificaciones de la cromatina.


http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/iub.557/pdf





El epigenoma.

El epigenoma es una multitud de compuestos químicos que le pueden decir al genoma qué hacer. El genoma humano es el ensamblaje completo del ADN (ácido desoxirribonucleico), cerca de 3 mil millones de pares de bases, que hace que cada individuo sea único. El ADN contiene las instrucciones para construir las proteínas que llevan a cabo una variedad de funciones en una célula. El epigenoma está formado por compuestos químicos y proteínas que pueden unirse al ADN y dirigir acciones tales como activar o desactivar genes, controlar la producción de proteínas en células particulares.
Cuando los compuestos epigenómicos se unen al ADN y modifican su función, se dice que han "marcado" el genoma. Estas marcas no cambian la secuencia del ADN. Por el contrario, cambian la forma en que las células usan las instrucciones del ADN. Las marcas a veces se transmiten de una celda a otra a medida que las células se dividen. También se pueden transmitir de una generación a otra.


Las etiquetas epigenéticas actúan como un tipo de memoria celular. El perfil epigenético de una célula, una colección de etiquetas que le indican a los genes si debe activarse o desactivarse, es la suma de las señales que ha recibido durante su ciclo de vida.
Las proteínas llevan señales al ADN
Una vez que una señal llega a una célula, las proteínas llevan información dentro. Al igual que los corredores en una carrera de relevos, las proteínas pasan información entre sí. Los detalles de las proteínas involucradas y cómo funcionan difieren, según la señal y el tipo de célula. Pero la idea básica es universal.

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La información finalmente se pasa a una proteína reguladora de genes que se une a una secuencia específica de letras en el ADN.


Las señales viajan a las celulas

La historia interna de la comunicación celular


Las células se comunican enviando y recibiendo señales. Las señales pueden provenir del entorno, o pueden provenir de otras células. Para activar una respuesta, estas señales deben transmitirse a través de la membrana celular. A veces la señal en sí puede cruzar la membrana. Otras veces, la señal funciona al interactuar con proteínas receptoras que entran en contacto tanto con el exterior como con el interior de la célula. En este caso, solo las células que tienen los receptores correctos en sus superficies responderán a la señal.
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The Inside Story of Cell Communication
¿Qué hace el epigenoma?
Un ser humano tiene billones de células, especializadas para diferentes funciones en los músculos, los huesos y el cerebro, y cada una de estas células posee esencialmente el mismo genoma en su núcleo. Las diferencias entre las células están determinadas por cómo y cuándo se activan o desactivan diferentes conjuntos de genes en varios tipos de células. Las células especializadas en el ojo activan los genes que producen proteínas que pueden detectar la luz, mientras que las células especializadas en los glóbulos rojos producen proteínas que transportan el oxígeno del aire al resto del cuerpo. El epigenoma controla muchos de estos cambios en el genoma.


¿Qué compone el epigenoma?
El epigenoma es el conjunto de modificaciones químicas del ADN y las proteínas asociadas al ADN en la célula, que alteran la expresión génica, y son hereditarias (a través de la meiosis y la mitosis). Las modificaciones ocurren como un proceso natural de desarrollo y diferenciación tisular, y pueden alterarse en respuesta a exposiciones o enfermedades ambientales.
El primer tipo de marca, llamada metilación del ADN, afecta directamente al ADN en un genoma. En este proceso, las proteínas unen etiquetas químicas llamadas grupos metilo a las bases de la molécula de ADN en lugares específicos. Los grupos metilo activan o desactivan los genes al afectar las interacciones entre el ADN y otras proteínas. De esta forma, las células pueden recordar qué genes están activados o desactivados.
El segundo tipo de marca, llamada modificación de histona, afecta al ADN indirectamente. El ADN en las células se envuelve alrededor de las proteínas histónicas, que forman estructuras parecidas a un carrete que permiten que las moléculas muy largas del ADN se enrollen perfectamente en los cromosomas dentro del núcleo celular. Las proteínas pueden unir una variedad de etiquetas químicas a las histonas. Otras proteínas en las células pueden detectar estas etiquetas y determinar si esa región de ADN debe usarse o ignorarse en esa célula.


Es el epigenoma heredado?
El genoma pasa de padres a hijos y de células, cuando se dividen, a su próxima generación. Gran parte del epigenoma se reinicia cuando los padres pasan sus genomas a su descendencia; sin embargo, en algunas circunstancias, algunas de las etiquetas químicas en el ADN y las histonas de los óvulos y los espermatozoides pueden transmitirse a la siguiente generación. Cuando las células se dividen, a menudo gran parte del epigenoma se transmite a la próxima generación de células, lo que ayuda a las células a mantenerse especializadas.


¿Qué es imprinting?
El genoma humano contiene dos copias de cada gen: una copia heredada de la madre y otra del padre. Para una pequeña cantidad de genes, solo se enciende la copia de la madre; para otros, solo se enciende la copia del padre. Este patrón se llama impresión. El epigenoma distingue entre las dos copias de un gen impreso y determina cuál está encendido.
Algunas enfermedades son causadas por una impresión anormal. Incluyen el síndrome de Beckwith-Wiedemann, un trastorno asociado con el crecimiento excesivo del cuerpo y un mayor riesgo de cáncer; Síndrome de Prader-Willi, asociado con tono muscular deficiente y hambre constante, que conduce a la obesidad; y el síndrome de Angelman, que conduce a la discapacidad intelectual, así como las dificultades de movimiento.


¿Puede cambiar el epigenoma?
Aunque todas las células del cuerpo contienen esencialmente el mismo genoma, el ADN marcado por etiquetas químicas en el ADN e histonas se reorganiza cuando las células se especializan. El epigenoma también puede cambiar a lo largo de la vida de una persona.


¿Puede cambiar el epigenoma?
Aunque todas las células del cuerpo contienen esencialmente el mismo genoma, el ADN marcado por etiquetas químicas en el ADN e histonas se reorganiza cuando las células se especializan. El epigenoma también puede cambiar a lo largo de la vida de una persona.




Referencias.

Epigenomics

The Inside Story of Cell Communication

https://ka-perseus-images.s3.amazonaws.com/614cff78ca5978cd13012a72c326f9f27a6dff5e.png          

Response to a signal  

Signaling Epigenetics: Novel Insights on Cell Signaling and Epigenetic Regulation

http://www.galileog.com/ciencia/biologia/senales_genes/senales_de_los_genes.html