Concepto de Gen Estructural
Un gen que codifica para una proteína el ARN con un papel en el metabolismo o biosíntesis o una función estructural es un gen estructural. Los productos de los genes estructurales dan origen a estructuras y funciones de proteínas, como proteínas estructurales (por ejemplo, la queratina y el colágeno), enzimas y proteínas regulatorias. La mayoría de los genes estructurales en humanos son localizadas en el ADN no repetitivo.
La estructura celular y su comportamiento es determinado por los productos de los genes estructurales – enzimas, proteínas transportadoras, canales, entre otras – y los procesos que fabrican estos productos son regulados por los genes reguladores. Por ello, en un organismo multicelular no todos los genes son expresados al mismo tiempo en todas las células, lo que determina características de las células en ese organismo, a pesar de tener el mismo conjunto de genes.
Ejemplos de genes estructurales
El operón de la lactosa de la bacteria Gramnegativa Escherichia coli es utilizado como ejemplo por presentar varias características en común con otros operones. Los genes estructurales del operón de la lactosa son los genes, lacZ, lacY y lacA, que codifican para a β-galactosidasa, una proteína permeasa y la transacetilasa, respectivamente. Así, en la presencia de lactosa, las células pueden hidrolizar esta fuente de carbono en sus constituyentes más simples – galactosa y glucosa – y los transportará para el interior de la célula donde serán utilizados.
La arabinosa es otra fuente de carbono que puede ser utilizada por la bacteria Escherichia coli. Los genes estructurales araB, araA y araD (orden de lectura en el operón) forman parte del operón de la arabinosa y codifican para enzimas catabólicas. Los tres genes estructurales del operón de la arabinosa – genes araB, araA y araD – son transcritos junto con otras secuencias en un único ARN mensajero, denominado ARN mensajero policistrónico, tal como los genes estructurales del operón de la lactosa – genes lacZ, lacY y lacA. La disponibilidad de las fuentes de carbono y los productos de genes reguladores controlan su expresión.
Los genes que tienen determinados papeles en vías metabólicas están frecuentemente localizados juntos en clusters en los cromosomas procarióticos, y generalmente en la secuencia en que se da la reacción que ellos controlan. En contrapartida, cada gen estructural en eucariotas tiene generalmente su propio promotor. Los genes estructurales en eucariotas, envueltos en determinada vía metabólica están muchas veces apartados, llegando a estar localizados en diferentes cromosomas.
En la levadura Saccharomyces cerevisiae, el producto del gen estructural SFP1 bloquea la progresión en el punto de control G2 del ciclo celular, en respuesta a daños en el ADN. Este gen estructural regula de este modo las transiciones G2/M durante el ciclo mitótico y la respuesta a daños en el ADN.
References:
Krebs, J. E., Goldstein, E. S., Kilpatrick, S. T., (2009) Lewin’s Genes X (10th Edition), Jones and Bartlett Publishers (Chap. 2, p. 28, Chap. 5, p. 116, Chap. 6, p. 123, Chap. 26, p. 737, p. 740)
(2022) Structural Protein Function. Consultado em: Junho 5, 2022, em https://www.jove.com/science-education/11524/structural-protein-function
David L. Nelson, Michael M. Cox, (2005) Lehninger Principles of Biochemistry (4th Edition), Macmillan (Chap. 3, p. 76)
Griffiths, A., Wessler, S., Lewontin, R., Carroll, S., (2007) Introduction to Genetic Analysis (9th Edition), W. H. Freeman and Company (Chap. 10 pp. 305-306, p. 315)
(2022) Operão de lactose (Operão lac). Consultado em: Junho 5, 2022, em http://www.biorede.pt/page.asp?id=1564
(2008) Arabinose Operon. Consultado em: Junho 5, 2022, em https://link.springer.com/referenceworkentry/10.1007%2F978-1-4020-6754-9_1090
Zhiheng Xu, Z., Norris, D., (1998) The SFP1 Gene Product of Saccharomyces cerevisiae Regulates G2/M Transitions During the Mitotic Cell Cycle and DNA-Damage Response, Genetics Society of America 150: 1419–1428, December 1998
(2022) Transcription factor SFP1. Consultado em: Junho 5, 2022, em https://www.uniprot.org/uniprot/P32432
Adams, R. L. P., Knowler, J. T., Leader, D. P., (1986) The Biochemistry of the Nucleic Acids (10th Edition), Chapman and Hall (Chap. 10 p. 342)
Nützmann, H. W., Scazzocchio, C., Osbourn, A., (2018) Metabolic Gene Clusters in Eukaryotes, Annu. Rev. Genet. 52: 159-183, November 2018
