DICCIONARIO MÉDICO

Caja CAAT

Qué es la caja CAAT

La caja CAAT es una secuencia conservada de ADN que se encuentra ubicada en la región promotora de muchos genes eucariotas. Su nombre proviene de su secuencia consenso: GGCCAATCT, aunque comúnmente se representa como CAAT o CATT. Esta región actúa como sitio de unión para factores de transcripción que regulan la expresión génica, desempeñando un papel fundamental en la activación de la transcripción del ADN a ARN mensajero (ARNm).

Localización y estructura de la caja CAAT

La caja CAAT suele encontrarse en la región promotora, entre 75 y 80 pares de bases aguas arriba del sitio de inicio de la transcripción (posición -75 a -80 respecto al punto +1). No obstante, su posición exacta puede variar ligeramente entre distintos genes o especies.

La secuencia consenso más común de la caja CAAT es:

5' - GGCCAATCT - 3'

Sin embargo, pueden existir variantes en la secuencia que mantengan su funcionalidad como sitio de unión para proteínas reguladoras.

Función de la caja CAAT

La caja CAAT actúa como un elemento regulador cis, es decir, una secuencia de ADN que regula la transcripción del gen al que pertenece. Su principal función es servir como sitio de unión para factores de transcripción, especialmente para proteínas como:

  • NF-Y (Nuclear Factor Y)
  • CBF (CAAT-binding factor)
  • CP1, CP2 y otras proteínas activadoras de la transcripción

La unión de estos factores permite el reclutamiento de la maquinaria transcripcional, incluida la ARN polimerasa II, y favorece una transcripción eficiente del gen.

Relación con otros elementos del promotor

La caja CAAT suele coexistir con otros elementos reguladores en la región promotora:

  • Caja TATA: localizada más cerca del sitio de inicio de la transcripción, habitualmente entre -25 y -30.
  • Elemento GC: regiones ricas en guanina y citosina que también reclutan factores de transcripción como Sp1.

La presencia o ausencia de estos elementos, junto con la caja CAAT, determina el nivel de expresión de un gen y su especificidad tisular.

Importancia biológica de la caja CAAT

La caja CAAT es esencial para la transcripción eficiente de muchos genes que codifican para proteínas estructurales, enzimas metabólicas, factores de crecimiento y receptores celulares. La pérdida o mutación de esta secuencia puede generar una reducción significativa en la expresión génica.

Mutaciones en la caja CAAT

Las alteraciones en la caja CAAT pueden interferir con la unión de factores de transcripción, lo que provoca:

  • Disminución de la expresión génica
  • Expresión inadecuada o desregulada
  • Contribución a enfermedades genéticas o cáncer

Caja CAAT en oncogénesis

En el contexto del cáncer, se han identificado alteraciones epigenéticas o mutaciones en regiones promotoras que afectan a la caja CAAT, contribuyendo a una sobreexpresión de oncogenes o a la silenciamiento de genes supresores tumorales. Algunos estudios han relacionado modificaciones en la caja CAAT con cánceres como:

  • Leucemia mieloide crónica
  • Carcinomas de mama y pulmón
  • Glioblastomas

Interacción con factores de transcripción

Los factores de transcripción que se unen a la caja CAAT desempeñan un papel determinante en la regulación del ciclo celular, diferenciación celular y respuestas al estrés. Entre los más relevantes se encuentran:

  1. NF-Y: heterotrímero con funciones específicas en el control de genes durante la proliferación celular.
  2. CBF: modula la respuesta a señales hormonales y ambientales.

Estas proteínas reconocen la secuencia CAAT mediante dominios específicos de unión al ADN y cooperan con coactivadores como p300/CBP.

Estudios de expresión y técnicas de análisis

La evaluación de la actividad promotora de la caja CAAT puede realizarse mediante técnicas moleculares como:

  • EMSA (Electrophoretic Mobility Shift Assay): para estudiar la unión de proteínas al ADN.
  • ChIP (Chromatin Immunoprecipitation): permite identificar la unión in vivo de factores de transcripción a regiones promotoras.
  • Ensayos de luciferasa: usados para medir la actividad transcripcional de promotores con y sin caja CAAT.

Aplicaciones clínicas y terapéuticas

La manipulación de la caja CAAT y sus elementos reguladores ofrece potencial en el diseño de terapias génicas, al permitir modular la expresión de genes terapéuticos. Por ejemplo:

  • Promotores sintéticos con cajas CAAT modificadas se utilizan para controlar la expresión de genes en vectores virales.
  • Fármacos epigenéticos que restauran la actividad transcripcional de genes silenciados por metilación de promotores.

Diferencias entre caja CAAT y otros elementos regulatorios

Es importante no confundir la caja CAAT con otros elementos como:

  1. Caja TATA: actúa como punto de ensamblaje para la ARN polimerasa II, situada más cerca del sitio de inicio.
  2. Elementos GC: no contienen secuencias CAAT pero regulan genes "housekeeping" mediante factores como Sp1.

Cada elemento tiene un papel específico en la arquitectura del promotor y su interacción con factores de transcripción determina la eficiencia de la transcripción génica.

Presencia de caja CAAT en distintos organismos

La caja CAAT es común en organismos eucariotas superiores, incluidos mamíferos, aves y plantas. En levaduras y procariotas, su homólogo funcional no está presente, aunque existen otras secuencias reguladoras equivalentes.

En genómica comparada, la conservación de la caja CAAT en múltiples especies indica su importancia evolutiva como regulador de la expresión génica.

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