guia de taller nº 6

CATEDRA DE BIOQUIMICA – GUIA DE TALLER Nº 6
Universidad Nacional del Nordeste
Facultad de Medicina
Cátedra de Bioquímica
GUIA DE TALLER Nº 6
PRIMER AÑO DE LA CARRERA DE MEDICINA
Dra. Nora C. Brandan – Bioq. M. Victoria Aguirre de Avalos
MODULO 7.- BIOQUIMICA GENETICA
Regulación de la expresión génica
Aplicación clínica
ADN recombinante. Biotecnología
Aplicación clínica
Cáncer. Oncogenes y factores de crecimiento
Aplicación clínica
Interrogantes y situaciones a plantearse durante la lectura
1. Realizar un esquema funcional de un gen eucarionte.
2. Establecer las diferencias entre código genético, genoma y gen.
3. ¿Qué se entiende por expresión de un gen?
4. Mencione los diferentes tipos de regulación de la expresión genética que operan en los
organismos eucariontes.
5. Mencione un ejemplo para cada tipo de regulación.
6. Esquematizar el ciclo celular.
7. ¿Cuál es el resultado cuando la descendencia de la célula hereda la tendencia a proliferar sin
control?
8. ¿A qué se denomina protoncogen?
9. ¿A qué se denomina oncogen?
10. Determinar los mecanismos de activación de los protooncogenes.
11. Establecer el concepto de mutación puntual.
12. Diferenciar mutación por inserción y translocación.
13. Nombrar cinco agentes mutagénicos..
14. ¿Cómo pueden ciertos virus afectar la expresión de genes eucariontes? Mencione un
ejemplo.
15. ¿Qué funciones tienen los productos proteicos de los protooncogenes?
16. ¿Qué genes supresores se relacionan con tumores humanos?
17. ¿Qué tipo de gen es el p53?
18. Enumerar las funciones que cumple el gen p53.
19. ¿A qué se denomina apoptosis?
20. Establecer las características de una célula apoptótica.
21. ¿A qué se denomina DNA recombinante?
22. ¿Cuáles son las aplicaciones de la ingeniería genética en medicina?
23. ¿Qué es una proteína recombinante? Brinde tres ejemplos de proteínas recombinantes
utilizadas en terapéutica.
24. Mencione brevemente los principios de la terapia génica
Aplicación clínica 1: Detección de un codón, modificación pos
traducción incorrecta y degradación prematura de la proteína: la
fibrosis quística
Bioquímica. Thomas. M. Devlin. Editorial Reverté. 3º Edición. 2000.
La fibrosis quística (CF) es la enfermedad autonómica recesiva más común entre los caucásicos,
con una frecuencia de casi 1/2000. El gen CF tiene 230 kb de longitud e incluye 27 exones que
codifican una proteína de 1480 aminoácidos. La proteína, conocida con el nombre de regulador
de la conductancia de la membrana en la fibrosis quística (CFTR) es un miembro de la familia
de proteínas de transporte dependientes de ATP que incluye dos dominios transmembrana, dos
dominios de unión a nucleótidos que interaccionan con ATP y un dominio regulador que
incluye varios sitios de fosforilación. La CFTR funciona como canal de cloruro regulado por
AMPc. El epitelio de la CF se caracteriza por un transporte defectivo de electrolitos. Los
órganos más gravemente afectados son los pulmones, el páncreas y el hígado, y la mayor parte
de las graves patologías derivan de las secreciones mucosas espesas que conducen a una
obstrucción crónica de los pulmones y las infecciones persistentes de los mismos.
Aproximadamente en el 70% de los individuos afectados el problema está localizado en una
deleción de tres nucleótidos que da lugar a la deleción de un solo aminoácido, la fenilalanina
508, localizada normalmente en el dominio 1 de unión al ATP del lado citoplasmático de la
membrana plasmática. Como ocurre con otras mutaciones de la CF, la deleción Phe508 impide
que la proteína sea correctamente glucosilada y transportada a la superficie de la célula. En su
lugar solo es parcialmente glucosilada y se degrada en el retículo endoplásmico. Se ha postulado
que la proteína mutante no se pliega correctamente y es marcada para su degradación en lugar
de ser enviada a la membrana plasmática.
Ward, C., Amura, S. y Kopito, R. Degradation of CFTR by the ubiquitin-proteasome pathway. Cell
83:121, 1995.
Cuestionario de la aplicación clínica:
1. ¿A qué familia pertenece la proteína reguladora de la conductancia de la membrana?
2. ¿Qué transporte está alterado en la CF?
3. ¿Cómo se denomina la mutación Phe508? ¿Cuál es la consecuencia bioquímica de dicha
mutación?
4. ¿Qué camino sigue la proteína mutada?
Aplicación clínica 2: Factores de la trascripción intervienen en la
carcinogénesis
Bioquímica. Thomas. M. Devlin. Editorial Reverté. 3º Edición. 2000.
La conversión de una célula de regulación normal en célula cancerosa requiere un conjunto de
etapas independientes cuyo resultado final es una célula transformada capaz de crecer de forma
incontrolada y de producir metástasis. Por medio de estudios de DNA recombinante en genes
cuyos productos mutados o sobreexpresados resultan carcinogénicos (oncogenes) se ha obtenido
información referente a dichos procesos. Los oncogenes fueron al principio identificados como
productos de virus tumorales de DNA y RNA, pero las células normales poseen también copias
de estos genes. Los análogos normales no mutados de los oncogenes se conocen como
protooncogenes. Sus productos forman parte de un gran número de vías que regulan el
crecimiento y la diferenciación de una célula normal; la mutación a una forma oncogénica
implica un cambio que hace del producto regulador un componente menos susceptible
a un control normal.
Algunos productos protoncogénicos están implicados en la transducción de señales hormonales
o en el reconocimiento de factores de crecimiento celular, y su actuación se localiza a nivel
citoplasmático. Otros protoncogenes actúan a nivel del núcleo; sus productos génicos están a
menudo asociados con el aparato de transcripción y son sintetizados en respuesta a estímulos de
crecimiento.
Es fácil imaginar cómo la sobreproducción o activación permanente de tales factores de
transcripción positivos podría colaborar en la transformación de una célula normal en célula
maligna; genes transcritos normalmente a un nivel bajo o controlado podrían estar
sobreexpresados a causa de un desarreglo en el mecanismo de control.
Un efecto genético más sutil en la predisposición al cáncer se da en la proteína supresora
tumoral p53. Esta proteína es el producto de un gen dominante. Una sola copia del gen mutado
causa el síndrome de Li-Fraumenni, una condición heredada que predispone a la aparición de
carcinomas de mama y córtex adrenal, sarcomas, leucemia y tumores cerebrales.
Se pueden identificar mutaciones somáticas en p53 en cerca de la mitad de todos los cánceres
humanos.
Las mutaciones suponen una pérdida de la función, que afecta la estabilidad o la capacidad de
unión al DNA de esta proteína. Así, el gen normal p53 funciona como un supresor tumoral. La
proteína normal ayuda al control del punto de paso entre las fases G1 y S del ciclo celular,
activa la reparación del DNA y en otras circunstancias conduce a la muerte celular programada
(apoptosis). De esta manera, la actividad bioquímica de la p53 sirve para mantener bajo control
el crecimiento celular, tener el contenido de la información del genoma, y finalmente, eliminar
las células dañadas. Todas estas funciones contrarrestarían la transformación neoplásica de la
célula.
Toda esta variedad de papeles son debidos a la acción de p53 como factor de transcripción, que
inhibe algunos genes y activa otros. Por ejemplo, p53 inhibe la transcripción de genes con
secuencias TATA posiblemente interaccionando con el complejo formado por los factores de
transcripción y la secuencia TATA. De manera alternativa, p53 es una proteína de unión a DNA
específica de secuencia que promueve la transcripción de otros genes, por ejemplo los de
reparación del DNA.
Se ha podido resolver la estructura tridimensional de la p53. Las mutaciones que se encuentran
en p53 aisladas a partir de tumores afectan al dominio de unión al DNA de esta proteína. Por
ejemplo, casi el 20% de todos los residuos mutados implican mutaciones en dos posiciones de
p53. La estructura cristalina de los complejos p53-DNA muestran que estos dos aminoácidos
(los dos son argininas) forman puentes de hidrógeno con el DNA. La arginina 248 forma
puentes de hidrógeno en el surco menor de la hélice de DNA con un oxígeno de la timina y con
un nitrógeno del anillo de la adenina. La mutación rompe esta red de puentes de hidrógeno y por
tanto la capacidad de p53 de regular la transcripción.
Weinberg, R.A. Oncogenes, antioncogenes, and the molecular basis of multistep carcinogenesis. Cancer
Res. 49:3713, 1989; Cho, Y., Gorina, S., Jeffrey, P.D. y Pavletich, N.P. Crystal structure of a p53 tumor
supresor DNA complex: understanding tumorigenic mutation. Science 265: 346, 1994; Friend, s. P53: a
glimpse at the puppet behind the shadow play. Science 265: 334, 1994; y Harris, C.C. y Hollstein, M.
Clinical implications of the p53 tumor supresor gene. N. Engl. J. Med. 329: 1318, 1993.
Cuestionario de la aplicación clínica:
1. ¿Qué suponen las mutaciones en p53?
2. Establezca las diferencias más importantes existentes entre los oncogenes y los genes
supresores de tumores