Structure of a gene and its control elements

Ana Laura Garcia1,
Kevin Chung1,
Karen Hou1,
Stephania Hylton1,
José Mosquera1,
Crital Zhang1

Authors

DOI:

https://doi.org/10.37980/im.journal.ggcl.en.20252684

Keywords:

genes, clinical applications, literature review

Abstract

El conocimiento de la estructura, regulación y función de los genes es un pilar fundamental de la biología molecular y la medicina moderna. Los genes son secuencias de ADN que contienen la información necesaria para producir proteínas o ARN funcionales, y no solo están formados por regiones codificantes (exones), sino también por intrones y elementos reguladores como promotores, enhancers y silencers. Mutaciones en cualquiera de estas regiones pueden alterar la función celular normal y dar lugar a diversas enfermedades. La regulación de la expresión génica asegura que no todos los genes se activen al mismo tiempo, sino que lo hagan de manera controlada según el tipo celular, el momento del desarrollo o las condiciones ambientales. Este control está mediado por factores de transcripción, modificaciones epigenéticas como la metilación del ADN y la acción de ARN no codificantes, mecanismos que permiten que a partir de una misma secuencia de ADN se generen múltiples tipos celulares especializados. La función de los genes se refleja en los productos que codifican, ya sea proteínas o ARN, que participan en procesos vitales como el metabolismo, la señalización celular o la reparación del ADN. Las variantes genéticas pueden provocar pérdida de función, como en el caso de la fibrosis quística por mutaciones en el gen CFTR, o ganancia de función, como sucede en ciertos oncogenes implicados en cáncer.

Full Content not available at this moment. (Status: 2684)

References

[1] Alberts B, Johnson A, Lewis J, Morgan D, Raff M, Roberts K, et al. Molecular Biology of the Cell. 6th ed. New York: Garland Science; [2014]

[2] Watson JD, Baker TA, Bell SP, Gann A, Levine M, Losick R. Molecular Biology of the Gene. 7th ed. San Francisco: Pearson; [2013]

[3] Lodish H, Berk A, Zipursky SL, Matsudaira P, Baltimore D, Darnell J. Molecular Cell Biology. 9th ed. New York: W. H. Freeman; [2021]

[4] Lewin B. Genes X. 10th ed. Burlington, MA: Jones & Bartlett Learning; [2011]

[5] Strachan T, Read A. Human Molecular Genetics. 5th ed. New York: Garland Science; [2019]

[6] Castillo Ruiz V, Dulijih Uranga Hernández R, Zafra de la Rosa G. Genética clínica. 2ª ed. México: Manual Moderno; s.f.

[7] Gafna. Estructura del gen. SlideServe. 2014 sep [17] Disponible en: https://www.slideserve.com/gafna/estructura-del-gen

[8] Mundogenetica. Estructura y partes de un gen. s.f. Disponible en: https://mundogenetica.jimdofree.com/tem%C3%A1ticas/1-bases-moleculares-de-la-herencia/1-2-estructura-y-partes-de-un-gen/

[9] Libretexts. (2021, 3 enero). [12]4: Gene Regulation in Eukaryotes. Biology LibreTexts. https://bio.libretexts.org/Bookshelves/Cell_and_Molecular_Biology/Book%3A_Basic_Cell_and_Molecular_Biology_%28Bergtrom%29/12%3A_Regulation_of_Transcription_and_Epigenetic_Inheritance/12.04%3A_Gene_Regulation_in_Eukaryotes

[10] Bejerano G. Introduction to transcriptional regulation. Stanford University; s.f. Disponible en: https://bejerano.stanford.edu/readings/public/10_Intro_TxRegReview.pdf

[11] Libretexts. (2024d, noviembre 23). [16]7: Eukaryotic Gene Regulation - Transcriptional Enhancers and Repressors. Biology LibreTexts. https://bio.libretexts.org/Bookshelves/Introductory_and_General_Biology/General_Biology_%28Boundless%29/16%3A_Gene_Expression/16.07%3A_Eukaryotic_Gene_Regulation_-_Transcriptional_Enhancers_and_Repressors

[12] Panigrahi A, O'Malley BW. Mechanisms of enhancer action: the known and the unknown. Genome Biol. 2021 Apr 15;22(1):108. doi: [10]1186/s13059-021-02322-1. PMID: 33858480; PMCID: PMC8051032.

[13] Akalin, A. (2020, 30 septiembre). [1]2 Elements of gene regulation | Computational Genomics with R. https://compgenomr.github.io/book/elements-of-gene-regulation.html

[14] Gordon F, Luger K, Hansen JC. The core histone N-terminal tail domains function independently and additively during salt-dependent oligomerization of nucleosomal arrays. J Biol Chem. 2005 Oct 7;280(40):33701-6. doi: [10]1074/jbc.M507048200. Epub 2005 Jul [19] PMID: [16033758]

[15] Luger, K., & Hansen, J. C. (2005). The nucleosome. Nature, 437(7062), 1085-1086. https://doi.org/10.1038/4371085a

[16] Handel, A. E., & Ramagopalan, S. V. (2010). The genetics of epigenetics: what can we learn from twins? Journal of the Royal Society of Medicine, 103(1), 1-2.

[17] Esteller, M. (2008). Epigenetics in cancer. New England Journal of Medicine, 358(11), 1148-1159. https://doi.org/10.1056/NEJMra072067

[18] Weinberg, J., Szyf, M., & Meaney, M. J. (2006). Stress, DNA methylation and brain development. Developmental Psychobiology, 48(4), 271-290. https://doi.org/10.1002/dev.20147

[19] Allis, C. D., Jenuwein, T., Reinberg, D., & Caparros, M. L. (Eds.). (2007). Epigenetics. Cold Spring Harbor Laboratory Press.

[20] Moore, L. D., Le, T., & Fan, G. (2013). DNA methylation and its basic function. Neuropsychopharmacology, 38(1), 23-38. https://doi.org/10.1038/npp.2012.115

[21] Allis, C. D., Jenuwein, T., Reinberg, D., & Caparros, M. L. (Eds.). (2007). Epigenetics. Cold Spring Harbor Laboratory Press.

[22] MedlinePlus. La nueva generación de vacunas de ARN mensajero frente a la gripe. Bethesda: U.S. National Library of Medicine; [2021] Disponible en: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8397276/

[23] Smith, R.A., Andrews, K.S., Brooks, D., Fedewa, S.A., Manassaram-Baptiste, D., Saslow, D. and Wender, R.C. (2019), Cancer screening in the United States, 2019: A review of current American Cancer Society guidelines and current issues in cancer screening. CA A Cancer J Clin, 69: 184-210. https://doi.org/10.3322/caac.21557

[24] Wang T, Wei JJ, Sabatini DM, Lander ES. Genetic screens in human cells using the CRISPR-Cas9 system. Science. 2014 Jan 3;343(6166):80-4. doi: [10]1126/science.1246981. Epub 2013 Dec [12] PMID: 24336569; PMCID: PMC3972032.

[25] Genotipia. Medicina genómica y farmacogenética. Genotipia; [2021] Disponible en: https://www.genotipia.com/medicina-genomica-y-farmacogenetica/

[26] Su J, Yang L, Sun Z, Zhan X. Personalized Drug Therapy: Innovative Concept Guided With Proteoformics. Mol Cell Proteomics. 2024 Mar;23(3):100737. doi: [10]1016/j.mcpro.2024.100737. Epub 2024 Feb [13] PMID: 38354979; PMCID: PMC10950891.

[27] García-Campelo, R., Sullivan, I., Arriola, E. et al. SEOM-GECP Clinical guidelines for diagnosis, treatment and follow-up of small-cell lung cancer (SCLC) (2022). Clin Transl Oncol 25, 2679–2691 (2023). https://doi.org/10.1007/s12094-023-03216-3

[28] Wang Z, Gerstein M, Snyder M. RNA-Seq: a revolutionary tool for transcriptomics. Nat Rev Genet. 2009;10(1):57-63. doi:10.1038/nrg2484

[29] Mortimer SA, Kidwell MA, Doudna JA. Insights into RNA structure and function from genome-wide studies. Nat Rev Genet. 2014;15(7):469-79. doi:10.1038/nrg3681

×