La expresión génica (o más bien, la regulación génica) es el nombre dado a las diversas interacciones que el ADN tiene con las proteínas circundantes durante la transcripción. El ADN es parte de la maquinaria que realiza dos procesos importantes: replicación y transcripción. La replicación es el proceso de creación de nuevas copias de ADN y la transcripción es el proceso de creación de proteínas.
El ADN es un polímero que tiene carga negativa. Las proteínas involucradas en la regulación génica tendrán una carga positiva neta en algún lugar de ellas que las atrae naturalmente al ADN cargado negativamente. Una vez unidas al ADN, las proteínas pueden moverse a lo largo de la cadena utilizando todo tipo de estrategias para encontrar un conjunto de tres nucleótidos en el ADN que mejor se adapten (los nucleótidos son esas letras A, T, C, G y tres de ellas juntas hacer un codón.) Sorprendentemente, las proteínas no son tan exigentes cuando se trata de qué codón es el más adecuado.
La forma ideal de cuantificar este proceso es usar mecánica estadística. A cada proteína se le asigna una tabla de pesos de Boltzmann que se basa en la energía de unión entre la proteína y cada posible sitio de unión. A partir de ahí, es una forma sencilla de calcular la probabilidad de que esa proteína se una en un sitio particular del ADN y, finalmente, la concentración de proteína en la célula. Este es un método muy poderoso que funciona bien para e. coli Pero eso es todo. El mayor problema con este método es que necesita conocer las energías de unión de cada proteína involucrada en la expresión de incluso una sola proteína. Incluyendo todas las interacciones proteína-proteína. Para algo tan bien estudiado y simple como e. coli hay suficientes datos para llevar este método bastante lejos. Para algo mucho más complicado como una levadura o una célula humana, hay demasiadas interacciones y no hay suficientes datos para que este método sea útil.
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Cualitativamente, los genes también están regulados por cosas como la formación de bucles en el ADN que pueden ocurrir espontáneamente o de una proteína que, por ejemplo, se une a dos puntos distantes en una cadena de ADN y los une. Un bucle puede regular la expresión génica al evitar que otra proteína se una a un sitio en particular o que se mueva más abajo en el ADN. Hay todo tipo de formas de utilizar la mecánica estadística para cuantificar la formación de bucles y relacionarla con la concentración de proteínas. Pero ese es el punto en el que me doy cuenta de que estoy completamente perdido.
