REGULOMA DEL CICLO CELULAR

El ciclo celular ( fases G1-S-G2-M ), esta constituido por una serie de reacciones bioquímicas ( metabolismos), por las cuales la celula se diferencia ( crece) y se duplica ( divide); los elementos primarios son la glucosa, los aminoácidos, los iones, el agua y el oxigeno, a partir de ellos se forma todo el conjunto de reacciones bioquímicas que forman las cuatro fases del ciclo celular. Las reacciones bioquímicas que forman los 20 metabolismos ( ver en este blogg las entradas correspondientes a cada uno de los metabolismos) que se encuentran presentes en la cuatro fases del ciclo celular y las regulaciones de ellos y entre ellos es lo que costituye el reguloma.

La inhibición de un enzima en una cadena metabolica supone la disminución del producto final de la misma o la producion del mismo por otra via metabolica y la activacion lo continua. Toda inhibición produce una activacion de las reacciones anteriores en la cadena metabolica y viceversa.

En el metabolismo de la glucosa de entrada ( M-1) en la reaccion numero 1 ( r-1), la hexoquinasa es inhibida por la glucosa-6-fosfato, la acetil-CoA  y el fosfo-enol-piruvato. En la reaccion ( r-2) ( M-1, M-4 ) La glucosa- 6- fosfato deshidrogenasa es activada por la acetil-CoA , el oxigeno, el malonil-CoA y el NADPH. En la ( r-3 ) la fosfo- fructo-quinasa es activada por el ADP y AMP y inhibida por el ATP, citrato, NADH, y acidos grasos. En la ( r-9 ) la piruvato –quinasa, es inhibida por el ATP, NADH y alanina y activada por la glucosa-6-P y la fructosa-1-6-difosfato.

En el metabolismo aminoácido ( M-2 ) la glicina y la serina se regulan por el FH ( tetrahidrofolato)a traves del FH2 y FH4 actuando sobre el metabolismo de bases oxidadas ( M-5 ) en la formación de AMP y GMP. En el metabolismo de formación  de 5-fosfo-alfa-d-ribosa-1-pirofosfato ( M-4), La ribosa—fosfato-piro-quinasa es inhibida por el GDP, ADP ,UTP y CTP.  La amido-fosfo-ribosil-transferasa ( r-32) formación de bases oxidadas ( M-5) es inhibida por ADP. AMP, ATP,GMD,GMP y GTP, la formación del desoxi-CDP a d-CTP a partir del UMP y la del d-UDP a d-UMP a partir del UDP es activada por el ATP; la formación del d-ADP y d-ATP a partir del ADP y del d,GDP y d-GTP  a partir del GDP es estimulada por el d-GTP y el d-TTP; el d-ATP actua como inhibidor de la formación de todos los otros desoxiribonucleotidos. El ATP estimula la producion de a.guanilico y el GTP la de a. adenilico; la síntesis de  de GMP es estimulada por el AMP el cual inhibe su propia síntesis y la conversión del a. inosinico en adenil-succinico; el GMP inhibe su síntesis y la transformación del a. inosinico en xantilico ( ver M-5,M-6, M-8 y M-9) para conocer estas reacciones.

La citrato-sintasa ( r-13, ciclo de krebs ) es inhibidapor la succinil-CoA, ATP, NADH y acidos graso-CoA. La acil-CoA-sintetasa es activada por ATP.

El oxigeno a traves del sistema mitocondrial  regula la formación de ATP y de deshidrogenasas tipo DPN-DPNH, TPN-TPNH  y con ello todas las reacciones que necesitan estas substancias.

                           REGULOMA DEL DNA-RNA

Poseemos los seres humanos 3200 millones de bases puricas y pirimidinicas  en el conjunto genomico y solo un 3% de ellas constituyen exones, el otro 97% lo conocemos como intrones o grupos de bases que se unen de una manera especifica con los productos o enzimas ( proteinas), constituyentes de los 20 metabolismos esenciales para la celula  ( ver en este blogg) . El producto o enzima metabolicos al unirse con un intron  actua como regulador de un exon  activandole o inhibiendolo a traves de la formación o no de su paso  a RNA-mensajero – proteina ; conocemos la regulación de la formación  de proteinas a trave del ARN-mensajero,según un codigo genetico por tripletes de las bases de los exones del ADN y estos estan dirigidos ( ordenados ), activados o reprimidos en un proceso bioquimico llamado transcripcion por intrones. A traves del metabolismo de bases se produce la regulación  de la formación de ADN—ARN por la retroinhibicion en la formación de timina-uracilo y ribosidos-desoxiribosidos.

Los productos de entrada los intermediario y los finales en cada cadena metabolica al unirse o seperarse de los enzimas ( proteinas ) con los que reaccionan se transforman en los elementos que intervienen en el proceso de transcripcion que activa o reprime intrones, que a su vez lo hacen sobre los exones y estos a traves de la formación de proteinas ( enzimas ) ,cierra un circulo con las retroinhibiciones del metabolismo de bases .

Lo mismo que hemos descubierto el codigo genetico de la formación de proteinas; en la actualidad con el proyecto  ENCODE conoceremos el codigo genetico del ADN-ARN y con ello los interruptores,las señales e indicadores que estan inscritos en las secuencia de bases de los intrones y su union a los productos de los metabolismos celulares.

Existe un conjunto de intrones ( REPLICON ) cuya activacion a traves de los enzimas del metabolismo de bases ( timidilato-sintasa; tioredoxina-reductasa; ribonucleosido-difosfato-reductasa; Mg; NADPH ) , regulan el metabolismo del ADN en el sentido de su duplicación ( mitosis) y otro grupo de intrones ( ADAPTON ) lo hacen en la direccion de formación de ARN- mensajero-proteinas.

EL REGULOMA BIOQUIMICO




Damos el nombre de reguloma bioquimico, al conocimiento de las regulaciones del conjunto de reacciones fisico-quimicas que forman seres vivos; los complejos esenciales que dan lugar a lo conocido como vida, tienen un ordenamiento en el funcionamiento de sus estructuras, a si cada reaccion o cadena metabolica bien por la que le preceda o por la que la continua en su metabolismo, o bien por el producto final de la misma. Los productos finales de cada cadena metabolica ( metabolismos especificos) tienen una funcion reguladora de iniciación o inhibición de otros metabolismos. Los productos de entrada en la celula constituyen los elementos primari os ( basicos ) en las regulaciones del funcionamiento metabolico celular, a traves de los tejidos, organos y sistemas como componentes de los seres vivos. Los productos ( substancias) externas a la celula son los elementos principales ( primarios) que al reaccionar ( unirse) con los receptores de membrana externa celular, desencadenan una serie de reacciones bioquímicas sucesivas que conocemos como metabolismos ( 20 como esenciales ver entradas sobre ellos en este blogg), con unas regulaciones especificas entre ellos constituyendo lo conocido como reguloma. Asi el metabolismo de formación de ARN y proteinas, esta regulado por los metabolismos de nucleotidos y aminoácidos y estos por el de la glucosa y acido orotico respectivamente; el substrato de cada reacion metabolica actua de inhibidor o activador de si mismo o de la reaccion que le precede o le continua en la cadena metabolica. Los productos finales de las cadenena metabolicas suelen ser claves para las regulaciones a distancia, asi el metabolismo de los nucleotidos ATP y GTP actuan de reguladores de multiples reacciones en otras cadenas metabolicas. Otro ejemplo de regulación es la autoinhibicion que se produce en la formación del nucleotido ATP, El reguloma tiene una gran importancia del mecanismo de la transcipcion en el metabolismo del ADN para la formación de ARN y proteinas en el cual los factores inhibitorios y activadores son los productos formados en cada paso de las cadenas metabolicas ( ver específicamente en las entradas de este blogg) que forman las estructuras de la celula viva.

REGULOMA DE LA BIOQUIMICA DEL NUCLEO CELULAR

El núcleo celular es una estructura en constante movimiento, formada por una diversidad de moléculas con capacidad reactiva y funcional envueltas por una membrana (nuclear); las moléculas se agrupan y organizan formando estructuras con funciones especificas; se forman por condensación de la cromatina, formada por una helice de ADN que se enrolla a un eje de histonas ( proteinas ), formando los nucleosomas, constituidos por un octamero de dos pares de cuatro tipo de proteinas, histonas de los tipos HI, H2A, H2B, H3 y H4; las histonas presentan colas fuera del enrollamiento por el ADN, cuya acetilacion de algunos de sus aminoácidos por enzimas procedentes del metabolismo citoplasmatico producen disociación ( descondensacion) del nucleosoma, permitiendo a los factores de transcripcion con ectar con la helice de ADN y la consiguiente puesta en marcha del proceso de activacion del gen. Son 147 pares de bases los que se enrollan dos veces al núcleo de ocho unidades de histonas formando el nucleosoma, y son 160 las bases que forman el nucleosomatismo formado por dos colas del nucleosoma que se mantienen sin enrollarse y unen un nucleosoma con otro; no sabemos las uniones del ADN a las histonas del núcleo; en el ADN la secuencia de nucleotidos AA,TT y TA, favorecen su union a las histonas nucleares y con ello la formación del nucleosoma . La metilacion de las colas de histona favorece la condensación de la cromatina y con ello una inhibición de la activacion del gen , al contrario de lo que hace la acetilacion. Las histonas nucleares posen un codigo entre ellas asi las H2AX y las H2AZ, se involucran en la teposicion del ADN y las variantes de las H2B ( TH2B, H2BFW, y H2B ) tienen funciones distintas de condensación y descondensacion de la cromatina con funciones reguladoras del material hereditario. Un numero determinado de nucleosomas constituyen cada gen y cada cromosoma esta formado por varioa genes ( treinta mil en total del conjunto genomico). Cada cromosoma ocupa un sitio determinado dentro del núcleo, unos estan en la periferia y otros en el centro con un movimiento evolutivo hacia el centro, parece ser que la periferia silencia la expresión y ello por condensación empuja a otros cromosomas hacia el centro, La cromatina en el periodo de mitosis se condensa y forma los cromosomas en division, a continuación se expande y diluye con movimiento hacia el centro celular donde se expresa, por el mecanismo de la transcripcion constituido por una region reguladora, unos factores de transcripcion y una DNA-polimerasa (operon) para formar RNA y proteinas ( enzimas); los factores de transcripcion suelen ser moléculas ( proteinas), procedentes del metabolismo citoplasmatico celular, que actuan fosforilando. acetilando, mutilando, hidroxilando, las colas de histonas del eje central del nucleosoma, poniendo en marcha el proceso de la transcripcion. La expresión del gen viene dada a traves de los sistemas de los metabolismos celulares por los productos de entrada en la celula con la formación de compuestos quimicos en la membrana externa de la celula que pasan al citoplasma y de aquí al núcleo ( factores de transcripcion).
( Ver en la revista Investigación y Ciencia, numeros de los meses de Abril y Diciembre del 2011 para mas detalles del tema ,asi como de las fotografias que se acompañan procedentes de esa revista cientifica )