Los 23.000 genes que codifican proteínas en el genoma humano pueden ayudar a determinar si una persona tendrá cabello rubio o negro, pies planos o arqueados. La mayor parte del genoma es llamado ADN no codificante, cuyo papel en la determinación de las diferencias individuales apenas comienza a comprenderse.
Estas diferencias individuales tienen mucha relación con una proteínas especializadas denominados Factores de Transcripción que son estimuladas por estas secuencias de ADN no codificantes, y pueden unirse a diferentes áreas que cambian la expresión génica, alterando así la forma en que un solo gen se manifiesta en diferentes personas.
¿Qué es un Factor de Transcripción (TF)?
En primer lugar, comencemos con lo básico. ¿Qué es un TF? Los TF o Factores de transcripción son proteínas que regulan la actividad génica al unirse a secuencias de ADN específicas denominadas motivos o elementos reguladores.
Estas secuencias de unión a ADN se pueden encontrar próximas a los genes objetivo, como corriente arriba (promotores), rio abajo, o incluso en regiones intrónicas, o más distantes de los genes objetivo (p. ej., potenciadores o silenciadores). Una característica definitoria de los TF es que contienen al menos un dominio específico que puede unirse al ADN, que se denomina dominio de unión al ADN (DBD).
Los TF utilizan una variedad de motivos estructurales de unión al ADN para reconocer sus secuencias de ADN objetivo, que incluyen homeodominio (HD), hélice-giro-hélice (HTH) y caja de grupo de alta movilidad (HMG). Dichos DBD se pueden utilizar para clasificar los TF. Varias otras proteínas participan en el proceso de regulación de la expresión génica (coactivadores, remodeladores de cromatina, histona acetiltransferasas, histona desacetilasas, quinasas y metilasas).
Estas otras proteínas también son esenciales para la regulación génica, pero carecen de dominios de unión al ADN y, por lo tanto, no se consideran TF. El video a continuación, te explicara como los factores de transcripción regulan los genes para la expresión génica y comprenderás mejor de una manera mas didactica.
Resumen minuto a minuto lo que aprenderás en este video:
00:00 Intro
00:20 Tipos de RNA polimerasa
00:39 Definición de los Factores de Transcripción
00:54 El papel de la RNA polimerasa II en la Transcripción
01:30 Las Proteínas TBP y TFIID
02:50 Como es la Unión de la RNA polimerasa a los factores de Transcripción
03:20 Modelo Tridimensional de la Unión del ADN con los Factores de Transcripción
04:25 Robert Tjian: El Pionero de los Factores de Transcripción.
05:15 Los Mediadores en el proceso de la Transcripción
05:36 Regiones de la unión del ADN con los Factores de Transcripción
05:41 Caja TATA y la caja GC
06:23 El rol de algunos factores de Transcripción
07:23 Como es la unión de los factores de Transcripción con el ADN
07:31 Cierre de Leucinas
08:04 Dedos de Zinc en el ADN
09:23 Mecanismos de Activación de los Factores de Transcripción
10:28 Bases de datos online de factores de Transcripción
11:00 Como se hacen las secuencias consenso de ADN (Bioinformática)
Los factores de transcripción potencian las diferencias genéticas para hacer que los individuos sean únicos
Para detectar algunas de estas complejas variaciones que tenemos los humanos, los investigadores examinaron dos factores de transcripción y cómo se adhirieron a numerosos genes en 10 personas. Para el factor de transcripción NF-kB, que tenía unos 15.000 sitios de unión, alrededor del 7,5 por ciento de ellos varió entre las personas del estudio. Y para el otro, RNA Pol II, alrededor de una cuarta parte de sus 19.000 sitios de unión estaban alterados en toda la muestra.
Estos niveles de variabilidad “superan con creces las estimaciones de la variación de secuencia en las secuencias de codificación” del ADN, que varía solo en un 0,025 por ciento entre todas las personas, anotaron los investigadores en su estudio. Las pequeñas variaciones en la unión del factor de transcripción “tienen un profundo impacto en la expresión génica“, dijo Michael Snyder, de la Universidad de Stanford y coautor del estudio, en una declaración preparada.
Los factores de transcripción parecen funcionar no solo en los genes, sino también entre sí. “Estos resultados sugieren que los sitios de unión adyacentes y [las regiones de unión] pueden influir entre sí, tal vez a través de la unión cooperativa o interacciones con otras proteínas”, escribieron los investigadores en su estudio.
El video que preparamos a continuación, te explicamos cómo funcionan los factores de transcripción con ejemplos y cómo se expresan fenotípicamente en eucariotas. Disfrutalo:
Resumen minuto a minuto lo que aprenderás en este video:
00:00 Intro
00:25 La Mosca (Drosophila melanogaster) y Factores de Transcripción
01:12 El Gen amarillo de la Drosophila melanogaster
01:35 Factores de Transcripción de la mosca (Drosophila melanogaster)
02:12 Como los factores de transcripción influye en el FENOTIPO
04:05 Shinya Yamanaka y las Células Madres Pluripotentes
04:11 Fibroblastos y los factores de Transcripción
04:36 Inducción Pluripontencia en células STEM IPS CELLS
05:00 Celulas STEM IPS CELLS
¿Dónde encontrar una lista completa de posibles factores de transcripción de humanos?
En la web existen varias bases de datos para encontrarlos, aqui te dejo una recopilación de las listas de TF de humanos anotados, seleccioné los que creo que se encuentran entre los más utilizados y mencionados:
– Vaquerizas et al. publicó un artículo en Nature Reviews Genetics en 2009 titulado “Un censo de factores de transcripción humanos: función, expresión y evolución“. Este es un documento muy citado del grupo de Nick Luscomb, y los datos que contiene se utilizan a menudo como una lista de fuentes de TF. Descargué 1987 TF de aquí.
– Carro et al., 2010 es un artículo de 2010 publicado en Nature por el grupo de Andrea Califano. El laboratorio de Califano es bien conocido por su trabajo en la inferencia de redes TF y el análisis de reguladores maestros. Esta es la primera lista de TF que utilicé. Contiene 928 TF publicados.
– El TcoF-DB es una base de datos de cofactores de transcripción e interacciones de factores de transcripción. Los TF se tomaron de una lista de proteínas publicada en una publicación de Nature de 2014 por Forrest et al. 2014. El TcoF-DB se desarrolló inicialmente en 2010 y desde entonces se ha actualizado con frecuencia, con la última actualización publicada en NAR en 2017.
– Lambert et al., 2018 es un artículo bastante reciente publicado en Cell en 2018. En este artículo, los autores seleccionaron una lista de 1639 TF humanos.
– AnimalTFDB3.0 es una base de datos integral que incluye la clasificación y anotación de TF y cofactores de todo el genoma en 97 genomas animales. El primer AnimalTFDB se construyó y publicó en NAR en 2012 (Zhang et al., 2012), y desde entonces se ha actualizado con frecuencia, la última versión salió en 2019 (Hu et al. 2019). Para identificar los TF, los autores utilizaron perfiles de DBD del modelo oculto de Markov (HMM), que estaban disponibles en la base de datos de Pfam o reconstruidos.
– DoRothEA es un recurso de conjunto de genes que contiene factor de transcripción firmado (TF) – interacciones objetivo descritas por primera vez en García-Alonso et al., 2019. Este es uno de los esfuerzos más recientes e impresionantes para recopilar datos de TF-regulon provenientes del grupo Julio-Saez Rodrigues. A partir del 5 de diciembre de 2020, esta colección contiene 1355 TF y se puede descargar directamente desde el paquete dorothea de BioC.
Como siempre acepto comentarios y sugerencias.
Edwin W. editor en DiMedinet y Bits de Ciencia.
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