VITAMINAS HIDROSOLUBLES Y LA EXPRECIÓN GENICA

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VITAMINAS HIDROSOLUBLES Y LA EXPRECIÓN GENICA por Mind Map: VITAMINAS HIDROSOLUBLES Y LA EXPRECIÓN GENICA

1. MECANISMOS MOLECULARES BÁSICOS DE LA EXPRESIÓN GÉNICA

1.1. La expresión génica implica el proceso completo por el cual se decodifica la información contenida en un gen con el objetivo de sintetizar una proteína o un RNA en caso de genes no codificantes.

1.2. La expresión génica se regula a diferentes niveles: pretranscripcional, transcripcional, a nivel del procesamiento, transporte y estabilización del RNA mensajero (mRNA) y a nivel transduccional

1.2.1. El control pretranscripcional se refiere a la regulación de la disponibilidad del DNA para su transcripción. Este punto puede ser regulado por la condición física o bioquímica del DNA.

1.2.1.1. La disponibilidad bioquímica del DNA puede variar de acuerdo a una serie de modificaciones reversibles del DNA o de sus proteínas asociadas

1.2.2. La transcripción en organismos eucariontes consiste en transferir la información almacenada en el DNA hacia el RNA. Es el principal punto de regulación de la expresión de un gen.

1.2.2.1. Los sitios de control transcripcional son secuencias de DNA de unión a proteínas.

1.2.2.2. Las islas CpG son características de genes cuya tasa de transcripción es baja.

1.2.3. Una vez que la transcripción ha concluido, la molécula de RNA formada debe modificarse para convertirse en un mRNA funcional.

1.2.3.1. Esta modificación estabiliza a la molécula de mRNA en el citosol, lo que evita que sea degradado por nucleasas, prolonga su vida media y facilita su unión a los factores iniciadores de la traducción

1.2.4. La traducción consiste en transferir el mensaje codificado en el mRNA en forma de nucleótidos hacia una secuencia correspondiente de aminoácidos, con el objetivo de sintetizar un polipéptido.

1.2.4.1. Existen variantes del RNA (micro RNA y RNA de interferencia) que reprimen la traducción o destruyen a las moléculas de mRNA.

2. REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GÉNICA POR VITAMINAS HIDROSOLUBLES

2.1. Las vitaminas son compuestos orgánicos no sintetizables por el organismo necesarias en pequeñas cantidades y esenciales para mantener un adecuado metabolismo.

2.2. Tiamina (vitamina B1)

2.2.1. Su forma activa es el difosfato de tiamina

2.2.2. Su absorción se lleva a cabo a través de la membrana celular por medio de dos transportadores: el transportador de tiamina tipo 1 (THTR1) y el tipo 2 (THTR2)

2.2.3. Las altas concentraciones afectan negativamente a la cantidad de mRNA y de proteína de sus transportadores

2.2.4. La disminución de la actividad del promotor es el principal mecanismo de regulación en este caso

2.2.5. La expresión del THTR2 se encuentra a la baja en una línea celular de cáncer de mama resistente a metotrexate

2.2.6. Regular la expresión génica de algunas de las enzimas que utilizan al difosfato de tiamina como coenzima.

2.3. Riboflavina (vitamina B2)

2.3.1. La riboflavina activa se encuentra como parte de dos coenzimas: la mononucleótido de flavina (FMN) y la dinucleótido de adenina y flavina (FAD).

2.3.2. Son transportadoras de electrones en reacciones de oxidorreducción del metabolismo intermediario.

2.3.3. Algunos trabajos resaltan su papel como fotosensibilizante en modelos de daño por radiaciones UV, en donde su presencia favorece el daño por oxidación del DNA y la mutagénesis.

2.3.4. Destaca su efecto antioxidante al catalizar la actividad de la glutatión reductasa y prevenir con ello el daño oxidativo al DNA y la expresión de genes proapoptóticos en células humanas de hepatocarcinoma.

2.3.5. Es necesaria para mantener los mecanismos de reparación del DNA de daños provocados por metilación de citosinas o ruptura de cadena simple.

3. Niacina (vitamina B3)

3.1. Provee el anillo de nicotinamida a NAD y NADP, coenzimas con una participación fundamental en el metabolismo energético celular.

3.2. Es el sustrato de múltiples reacciones de ADP-ribosilación

3.3. La poli-ADP-ribosa polimerasa 1(PARP1) puede modificar a proteínas histonas por unión covalente o no covalente en presencia de NAD+.

3.4. Las PARP intervienen también en la elongación de las regiones cromosómicas conocidas como telómeros.

3.5. La replicación incompleta de los telómeros se asocia con el proceso de envejecimiento.

3.6. La desacetilación de las histonas retira cargas negativas de las colas de lisina incrementando su afinidad por el DNA.

3.7. Piridoxina (vitamina B6)

3.7.1. La forma activa de mayor interés biológico de la piridoxina es la coenzima 5’-fosfato de piridoxal (PLP)

3.7.2. Participa en más de 100 reacciones enzimáticas, la mayoría de las cuales son reacciones de transaminación y descarboxilación de aminoácidos

3.7.3. Los receptores de hormonas esteroideas, una vez unidos a su ligando, presentan afinidad por secuencias de DNA específicas localizadas en el promotor y llamadas “elementos de respuesta a hormonas”.

3.7.4. PLP disminuye la tasa de transcripción en tejido blanco de esteroides; mientras que la deficiencia de la vitamina ejerce el efecto contrario.

3.7.5. La deficiencia de vitamina B6 provocaría, por lo tanto, una mayor sensibilidad de la célula blanco a concentraciones bajas de hormonas esteroideas.

3.8. Biotina (vitamina B8)

3.8.1. La carboxibiotina es la forma activa de la biotina.

3.8.2. Participa en el metabolismo intermediario como coenzima de cuatro carboxilasas: propionil-CoA, ß-metilcrotonil-CoA, piruvato carboxilasa y acetil-CoA carboxilasa.

3.8.3. Se han descrito más de 2,000 genes humanos cuya expresión se regula por biotina.

3.8.3.1. Dicha acción la ejerce principalmente por control epigenético y transcripcional.

3.8.4. La regulación epigenética se realiza a través de la biotinilación de histonas.

3.8.5. Se le asocia con el silenciamiento de genes, la condensación mitótica de la cromatina y con la respuesta celular del DNA al daño

4. Ácido fólico (vitamina B9)

4.1. Interviene en el metabolismo de aminoácidos y en la síntesis de nucleótidos como transportador de unidades monocarbonadas sencillas.

4.2. La forma coenzimática activa del ácido fólico es el tetrahidrofolato (THF)

4.2.1. El THF puede ser metilado.

4.3. Cuando es limitado, se afecta la producción tanto de bases púricas como pirimidínicas y se alteran las vías metabólicas necesarias para mantener los patrones de metilación del DNA.

4.4. La deficiencia de ácido fólico se asocia también con enfermedades neurodegenerativas.

4.5. Este aminoácido puede fungir como neurotoxina al aumentar el estrés oxidativo y contribuir a la excitotoxicidad y disfunción mitocondrial

4.6. Cianocobalamina (vitamina B12)

4.6.1. Es un compuesto de tipo corrinoide.

4.6.2. Para su absorción, se requiere unir al factor intrínseco producido en el estómago.

4.6.3. La expresión génica se enfoca en dos campos: la regulación de las concentraciones séricas de la homocisteína y la inducción de la neuropatía asociada a la deficiencia de vitamina B12.

4.6.4. La homocisteína en sangre se asocian con un bajo potencial de metilación, arteriosclerosis y riesgo cardiovascular elevado.

4.6.5. La deficiencia de cobalamina induce una disminución en la concentración del factor de crecimiento epidérmico (EGF) en el líquido cefalorraquídeo (LCR) y una disminución de su mRNA en neuronas y células gliales de regiones cerebrales específicas.

4.6.5.1. La suplementación de la dieta con vitamina B12 restableció los niveles de EGF y de TNF-a casi a sus niveles normales

4.7. Ácido ascórbico (vitamina C)

4.7.1. Las formas activas de la vitamina C son el ácido ascórbico y el ácido dehidroascórbico.

4.7.2. Interviene en reacciones de hidroxilasas que contienen cobre o hierro relacionadas con a-cetoglutarato; además funciona como un potente agente reductor y aumenta la absorción intestinal del hierro.

4.7.3. La expresión génica ha sido recientemente estudiada en diferentes áreas como la coagulación, el metabolismo, la respuesta inflamatoria y el cáncer.

4.7.4. Cambios en la concentración intraplaquetaria de ácido ascórbico modulan a nivel traduccional la expresión del SVCT2, regulando de esta manera, su propia concentración.

4.7.5. En el metabolismo lipídico, se estudió el efecto de la vitamina C sobre la expresión del gen de la apolipoproteína A-1 (ApoA-1)

4.7.6. Modula la respuesta inflamatoria en diversos tejidos.

4.7.7. La carencia de vitamina C se demostró un aumento en la expresión hepática de quimiocinas

4.7.8. En cultivos de células endoteliales y de cordón umbilical humanas, el ácido ascórbico afecta la actividad del factor de transcripción NF-.B.

4.7.9. La adición de ácido ascórbico en concentraciones farmacológicas disminuyó la traslocación nuclear y la expresión de sus blancos transcripcionales

4.7.10. En el estudio del cáncer y la vitamina C se han realizado hallazgos prometedores que pueden aportar herramientas en la terapéutica del cáncer, principalmente enfocadas a su capacidad antioxidante.

4.7.11. En líneas celulares tumorales humanas que la deficiencia de ácido ascórbico eleva la actividad del factor transcripcional inducible por hipoxia