Promotor genético: qué es, ubicación y función en la transcripción
Descubre qué es un promotor genético, su ubicación en el ADN y su crucial función en la transcripción para regular la expresión génica.
En genética, un promotor es una sección del ADN que inicia la transcripción de un gen. Es la región donde se ensamblan la ARN polimerasa y los factores de transcripción para empezar a sintetizar ARN a partir de la cadena de ADN.
Ubicación y orientación
Los promotores suelen estar cerca del gen que regulan. Se localizan en la misma hebra de ADN que el gen y están "aguas arriba" (upstream) respecto al inicio de la transcripción, es decir, en la dirección hacia la cual se cuentan posiciones negativas respecto al sitio de inicio (TSS, transcription start site), denominado +1. Por ejemplo, nucleótidos ubicados a −10 o −35 están situados aguas arriba del TSS.
Estructura y elementos comunes
Un promotor no es siempre una secuencia única y corta: incluye varios elementos funcionales que ayudan a posicionar correctamente la maquinaria de transcripción. Entre los elementos más conocidos están:
- Caja TATA: presente en muchos promotores eucariotas cerca de −25 (consenso TATAAA), facilita la unión del complejo iniciador.
- Iniciador (Inr): secuencia alrededor del TSS que puede ayudar a definir el punto de inicio.
- Elementos proximales: secuencias situadas decenas o cientos de pares de bases antes del TSS que sirven como sitios de unión para factores de transcripción que modulan la actividad del promotor.
- Enhancers y silencers: regiones que pueden estar alejadas (aguas arriba, aguas abajo o dentro de intrones) y que aumentan o disminuyen la transcripción a través de interacciones con el promotor.
Promotores en procariotas y eucariotas
En procariotas (bacterias) los promotores suelen ser relativamente cortos y bien caracterizados. Dos elementos clave son las cajas -35 y -10 (o caja de Pribnow). Sus secuencias consenso son aproximadamente TTGACA para −35 y TATAAT para −10; estas secuencias son reconocidas por la subunidad sigma de la ARN polimerasa bacteriana.
En eucariotas, la regulación es más compleja y los promotores pueden ser TATA-dependientes o TATA-menos. Además de la caja TATA, existen muchos elementos proximales y distal (enhancers) y la cromatina (histonas y modificaciones) influye fuertemente en la accesibilidad del promotor.
Función en la transcripción y regulación
La función principal del promotor es reclutar la ARN polimerasa y los factores necesarios para iniciar la transcripción en el lugar y momento adecuados. La secuencia del promotor determina:
- La afinidad por la ARN polimerasa y factores: esto define la fuerza del promotor (tasa de iniciación).
- El sitio preciso donde comienza la transcripción (selección del TSS).
- La respuesta a señales celulares mediante la unión de factores activadores o represores.
Pequeñas variaciones o mutaciones en el promotor pueden aumentar o disminuir la expresión génica y, por tanto, tener efectos importantes en la fisiología celular o causar enfermedades.
Longitud y variabilidad
Los promotores pueden abarcar desde decenas hasta varios miles de pares de bases, dependiendo de cuánto material regulador (elementos proximales y distal) exista alrededor del TSS. La porción esencial conocida como "promotor core" suele ser relativamente corta (decenas de pb), pero las regiones reguladoras asociadas pueden extenderse cientos o miles de pares de bases. En general, los promotores descritos tienen longitudes que varían entre ~100 y ~1000 pares de bases, aunque hay muchas excepciones.
Identificación y estudio
Los promotores se identifican y caracterizan mediante técnicas como ensayos de reporte (plásmidos con luciferasa/GFP), secuenciación de inicio de transcripción (CAGE), ChIP-seq para factores de transcripción o ARN polimerasa, y análisis bioinformáticos que buscan motivos consenso.
En resumen, el promotor es la región del ADN que controla el inicio de la transcripción, posicionando la maquinaria transcripcional y sirviendo como punto de integración de señales que regulan la expresión génica.
1: ARN Polimerasa, 2: Represor, 3: Promotor, 4: Operador, 5: Lacosa, 6: lacZ, 7: lacY, 8: lacA . Arriba: El gen está desactivado. No hay lactosa para inhibir el represor, por lo que el represor se une al operador. Esto impide que la ARN polimerasa se una al promotor y produzca lactasa. Abajo: El gen se activa. La lactosa inhibe el represor. Esto permite que la ARN polimerasa se una al promotor y exprese los genes. Los genes sintetizan ahora la lactasa. Eventualmente, la lactasa digerirá toda la lactosa, hasta que no haya ninguna que se una al represor. El represor se unirá entonces al operador, deteniendo la fabricación de la lactasa.
Resumen
Para que la transcripción tenga lugar, la enzima que fabrica el ARN, conocida como ARN polimerasa, debe unirse al ADN cerca de un gen.
Los promotores contienen secuencias específicas de ADN que dan a la ARN polimerasa un lugar para unirse. Otras proteínas también ayudan a que esto ocurra. Algunas también pueden impedir que se produzca. Todo ello se denomina "regulación de la expresión génica".
En bacterias
El promotor es reconocido por la ARN polimerasa y otra proteína.
El proceso es más complicado. Se necesitan al menos siete factores diferentes para que la ARN polimerasa II pueda unirse al promotor.
Los promotores son partes importantes del ADN. Funcionan con otras regiones reguladoras. Juntos, ajustan el nivel de transcripción de un gen. Así, los genes se activan cuando son necesarios y se desactivan cuando no lo son. Cuando están encendidos, se ajustan hacia arriba o hacia abajo según sea necesario.
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