Podcast
Questions and Answers
Which of the following scenarios would most likely result in a complete blockage of transcription in a eukaryotic cell?
Which of the following scenarios would most likely result in a complete blockage of transcription in a eukaryotic cell?
- The addition of acetyl groups to histone proteins near the promoter region of a gene.
- A mutation in a silencer region that prevents the binding of a repressor protein.
- The presence of a non-functional TFIID complex that cannot bind to the TATA box. (correct)
- A slight decrease in the concentration of available CTP and GTP nucleotides.
If a eukaryotic cell's RNA Polymerase II was unable to be phosphorylated, what would be the most likely consequence?
If a eukaryotic cell's RNA Polymerase II was unable to be phosphorylated, what would be the most likely consequence?
- The cell would stall during the elongation phase due to the polymerase's inability to maintain a stable transcription bubble.
- The cell would fail to terminate transcription properly due to deficient signaling.
- The cell would be unable to initiate transcription because the PIC could not form.
- The cell would initiate transcription, but RNA Pol II would remain bound to the promoter, preventing further transcription cycles. (correct)
Consider a bacterial cell where a mutation has occurred, preventing the Rho factor from functioning correctly. Which outcome is most likely?
Consider a bacterial cell where a mutation has occurred, preventing the Rho factor from functioning correctly. Which outcome is most likely?
- Transcription initiation will be blocked due to the sigma factor's inability to recognize promoter regions.
- Transcription will continue indefinitely, producing abnormally long RNA molecules.
- Transcription will proceed normally, as Rho factor is only a backup termination mechanism.
- Termination of transcription will only occur at intrinsic termination sites. (correct)
A researcher is studying a newly discovered eukaryotic gene and observes that its transcription rate is significantly reduced after exposure to a specific chemical. Further analysis reveals that the chemical does not directly interact with the DNA or any transcription factors. What is the most probable mechanism by which this chemical is affecting transcription?
A researcher is studying a newly discovered eukaryotic gene and observes that its transcription rate is significantly reduced after exposure to a specific chemical. Further analysis reveals that the chemical does not directly interact with the DNA or any transcription factors. What is the most probable mechanism by which this chemical is affecting transcription?
In a hypothetical scenario, a mutation in a eukaryotic cell results in a non-functional TFIIH. What is the most direct consequence of this mutation on transcription?
In a hypothetical scenario, a mutation in a eukaryotic cell results in a non-functional TFIIH. What is the most direct consequence of this mutation on transcription?
Which of the following scenarios would have the most significant impact on the ability of a eukaryotic cell to produce a specific protein?
Which of the following scenarios would have the most significant impact on the ability of a eukaryotic cell to produce a specific protein?
A scientist introduces a mutation into the gene for the sigma factor in bacteria. Which of the following outcomes would you predict?
A scientist introduces a mutation into the gene for the sigma factor in bacteria. Which of the following outcomes would you predict?
A researcher discovers a new molecule that inhibits the function of the spliceosome. What direct effect would this molecule have on gene expression in eukaryotes?
A researcher discovers a new molecule that inhibits the function of the spliceosome. What direct effect would this molecule have on gene expression in eukaryotes?
If a mutation occurred in the gene encoding the AAUAAA sequence in eukaryotes, what would be the most likely consequence?
If a mutation occurred in the gene encoding the AAUAAA sequence in eukaryotes, what would be the most likely consequence?
Which of the following scenarios would be most likely to result in the constitutive (always on) expression of a gene that is normally tightly regulated?
Which of the following scenarios would be most likely to result in the constitutive (always on) expression of a gene that is normally tightly regulated?
What is the most direct consequence of treating eukaryotic cells with a drug that inhibits the enzyme responsible for adding the 7-methylguanosine cap to mRNA?
What is the most direct consequence of treating eukaryotic cells with a drug that inhibits the enzyme responsible for adding the 7-methylguanosine cap to mRNA?
A mutation occurs in a bacterium that prevents the formation of the hairpin loop structure during intrinsic transcription termination. What is the most likely outcome?
A mutation occurs in a bacterium that prevents the formation of the hairpin loop structure during intrinsic transcription termination. What is the most likely outcome?
Which of the following scenarios would most directly lead to a decrease in gene expression due to transcriptional gene silencing (TGS)?
Which of the following scenarios would most directly lead to a decrease in gene expression due to transcriptional gene silencing (TGS)?
How does the action of α-amanitin, a toxin found in poisonous mushrooms, directly interfere with eukaryotic gene expression?
How does the action of α-amanitin, a toxin found in poisonous mushrooms, directly interfere with eukaryotic gene expression?
What is the primary mechanism by which DNA methylation typically leads to transcriptional repression in eukaryotes?
What is the primary mechanism by which DNA methylation typically leads to transcriptional repression in eukaryotes?
How would a significant deficiency in the availability of ATP, UTP, CTP and GTP most directly impact the process of transcription?
How would a significant deficiency in the availability of ATP, UTP, CTP and GTP most directly impact the process of transcription?
A researcher discovers that a particular gene is transcribed at a much lower rate in differentiated cells compared to embryonic stem cells. Which of the following epigenetic mechanisms is most likely responsible for this difference?
A researcher discovers that a particular gene is transcribed at a much lower rate in differentiated cells compared to embryonic stem cells. Which of the following epigenetic mechanisms is most likely responsible for this difference?
A eukaryotic cell is treated with a drug that inhibits the addition of the poly(A) tail to mRNA molecules. What is the most likely consequence of this treatment?
A eukaryotic cell is treated with a drug that inhibits the addition of the poly(A) tail to mRNA molecules. What is the most likely consequence of this treatment?
Which of the following best describes how a mutation in a gene coding for a transcription factor could affect transcription?
Which of the following best describes how a mutation in a gene coding for a transcription factor could affect transcription?
A researcher is studying a bacterial gene and identifies a mutation in the -35 sequence of the promoter. What effet, if any, would you expect this mutation to have?
A researcher is studying a bacterial gene and identifies a mutation in the -35 sequence of the promoter. What effet, if any, would you expect this mutation to have?
Flashcards
Transcription
Transcription
Biological process where DNA's genetic information is copied into a complementary RNA molecule.
The role of RNA
The role of RNA
Serves as intermediate for carrying instructions from DNA to ribosomes, facilitates protein synthesis.
Template Strand
Template Strand
DNA strand used as a template for RNA synthesis.
RNA Polymerase
RNA Polymerase
Signup and view all the flashcards
Ribonucleoside Triphosphates
Ribonucleoside Triphosphates
Signup and view all the flashcards
Transcription Factors
Transcription Factors
Signup and view all the flashcards
Promoter
Promoter
Signup and view all the flashcards
TATA-binding protein (TBP)
TATA-binding protein (TBP)
Signup and view all the flashcards
Pre-Initiation Complex (PIC)
Pre-Initiation Complex (PIC)
Signup and view all the flashcards
DNA Strand Separation
DNA Strand Separation
Signup and view all the flashcards
CTD Phosphorylation
CTD Phosphorylation
Signup and view all the flashcards
Elongation
Elongation
Signup and view all the flashcards
Capping
Capping
Signup and view all the flashcards
Splicing
Splicing
Signup and view all the flashcards
Termination Signals
Termination Signals
Signup and view all the flashcards
Poliadenylation
Poliadenylation
Signup and view all the flashcards
Intrinsic Termination
Intrinsic Termination
Signup and view all the flashcards
Rho-dependent Termination
Rho-dependent Termination
Signup and view all the flashcards
Mutations in Regulatory Sequences
Mutations in Regulatory Sequences
Signup and view all the flashcards
Chromatin Condensation
Chromatin Condensation
Signup and view all the flashcards
Study Notes
- Transcripción
Definición General
- La transcripción es el proceso biológico donde la información genética en el ADN se copia a una molécula de ARN complementaria.
- Es el primer paso de la expresión génica, transfiriendo información del ADN (archivo maestro) al ARN (copia de trabajo).
Necesidad de la Transcripción
- El ADN se encuentra principalmente en el núcleo en eucariotas, mientras que las proteÃnas se sintetizan en los ribosomas del citoplasma.
- El ARN actúa como mensajero intermediario (ARNm) que transporta las instrucciones del ADN nuclear a los ribosomas.
- Otros tipos de ARN (ARNt, ARNr) tienen funciones estructurales o catalÃticas directas.
Actores Principales
- Plantilla de ADN: La hebra de ADN que sirve como molde para la sÃntesis de ARN; también llamada hebra molde, no codificante o antisentido.
- La hebra complementaria a la molde se llama hebra codificante o sentido, y su secuencia es similar a la del ARN transcrito, con uracilo (U) en lugar de timina (T).
- ARN Polimerasa: Enzima clave que cataliza la sÃntesis de ARN leyendo la hebra molde de ADN y ensamblando la cadena de ARN.
- Eucariotas: ARN Pol I (ARNr grandes), ARN Pol II (ARNm y ARN pequeños), ARN Pol III (ARNt y ARNr pequeño); el enfoque está en la ARN Pol II.
- Procariotas: Un solo tipo de ARN polimerasa.
- Ribonucleósidos Trifosfato (ATP, UTP, CTP, GTP): Bloques de construcción del ARN que proporcionan bases (A, U, C, G) y energÃa para la formación de enlaces.
- Factores de Transcripción: ProteÃnas que ayudan a la ARN Polimerasa a reconocer dónde empezar (promotor) y regular la eficiencia del proceso (principalmente en eucariotas).
Fases de la Transcripción
- La transcripción se divide en iniciación, elongación y terminación.
Iniciación
- Comienza cuando la ARN Polimerasa se une al ADN en el lugar correcto para empezar a copiar el gen.
- Reconocimiento del Promotor (Eucariotas - ARN Pol II):
- Promotor: Secuencia de ADN cerca del inicio de un gen que actúa como sitio de unión para la maquinaria de transcripción.
- Contiene secuencias consenso como la "caja TATA", rica en timina y adenina, ubicada aproximadamente 25-35 pares de bases antes del sitio de inicio de la transcripción (+1).
- Factores Generales de Transcripción (GTFs): ProteÃnas que ayudan a la ARN Pol II a unirse al promotor.
- El proceso suele empezar con TFIID, que contiene la ProteÃna de Unión a TATA (TBP), reconociendo y uniéndose a la caja TATA.
- Formación del Complejo de Pre-iniciación (PIC): Tras la unión de TFIID, otros GTFs (TFIIA, TFIIB, TFIIF, TFIIE, TFIIH) y la ARN Polimerasa II se ensamblan secuencialmente en el promotor, formando el PIC.
- TFIIB es crucial para posicionar la Pol II correctamente.
- Separación de las Hebras de ADN:
- TFIIH tiene actividad helicasa para desenrollar la doble hélice de ADN en el sitio de inicio (+1), creando la "burbuja de transcripción".
- Inicio de la SÃntesis de ARN:
- La ARN Polimerasa II sintetiza una corta cadena de ARN (unos 10 nucleótidos) utilizando la hebra molde como guÃa.
- Este inicio puede ser "abortivo" hasta lograr "escapar" del promotor.
- Escape del Promotor (Promoter Clearance):
- La ARN Pol II debe liberarse del promotor y de la mayorÃa de los GTFs para pasar a la elongación.
- Un paso clave es la fosforilación de la "cola" de la ARN Pol II (Dominio C-Terminal o CTD) por parte de TFIIH, debilitando su interacción con los GTFs y el promotor.
- Diferencia en Procariotas:
- La iniciación es más simple.
- La ARN Polimerasa (con una subunidad llamada factor sigma) se une directamente a secuencias promotoras especÃficas.
- El factor sigma se libera una vez que comienza la elongación. No se requieren múltiples GTFs ni fosforilación del CTD.
Elongación
- La ARN Polimerasa se mueve a lo largo del ADN y sintetiza la molécula de ARN.
- Lectura de la Hebra Molde: La ARN Polimerasa lee la hebra molde de ADN en la dirección 3' a 5'.
- SÃntesis del ARN: Se añaden ribonucleótidos complementarios uno por uno a la cadena de ARN en crecimiento en la dirección 5' a 3'.
- Formación del Enlace Fosfodiéster: La energÃa proviene de la hidrólisis del ribonucleósido trifosfato, formando un enlace fosfodiéster entre el grupo 5'-fosfato del nucleótido entrante y el grupo 3'-hidroxilo del último nucleótido añadido.
- Burbuja de Transcripción: La polimerasa mantiene una burbuja de ADN desenrollado (unos 12-14 pares de bases) a medida que avanza
- Liberación del ARN: La cadena de ARN recién sintetizada se separa de la hebra molde de ADN, permitiendo que el ADN se re-aparea detrás de la burbuja.
- Procesamiento Co-transcripcional (Eucariotas):
- El ARN naciente (pre-ARNm) sufre modificaciones quÃmicas durante la elongación, orquestadas por factores asociados a la cola fosforilada (CTD) de la ARN Pol II.
- Capping (Encaperuzamiento) en 5': Se añade una "caperuza" de 7-metilguanosina tan pronto como emerge el extremo 5' del ARN (unos 20-30 nucleótidos).
- Esta caperuza protege al ARNm de la degradación, ayuda a exportarlo del núcleo y es reconocida por los ribosomas para iniciar la traducción.
- Splicing (Empalme o Corte y Empalme): Los intrones son eliminados y los exones se unen entre sÃ. Este proceso es realizado por el espliceosoma.
Terminación
- La sÃntesis de ARN se detiene y la molécula de ARN y la ARN Polimerasa se liberan del ADN.
- Señales de Terminación (Eucariotas - ARN Pol II):
- La ARN Pol II transcribe más allá de la secuencia que codificará el final del ARNm.
- Señal de Poliadenilación: Una secuencia especÃfica en el ARN (comúnmente AAUAAA) es reconocida por proteÃnas de procesamiento.
- Corte del ARN: Un complejo proteico corta el ARN después de la señal AAUAAA, liberando el pre-ARNm.
- Poliadenilación: La Poli(A) Polimerasa añade una cola de múltiples residuos de Adenina (50-250 As), la cola de Poli(A), al extremo 3' recién cortado.
- Esta cola ayuda a la estabilidad del ARNm, a su exportación del núcleo y a la iniciación de la traducción.
- Desprendimiento de la Polimerasa: Una exonucleasa se une al extremo 5' del ARN remanente y lo degrada rápidamente hasta alcanzar a la polimerasa, provocando que esta se disocie del ADN.
- Diferencia en Procariotas:
- Terminación Independiente de Rho (IntrÃnseca): La secuencia de ADN transcrita genera una estructura en horquilla seguida de una serie de Uracilos, lo que desestabiliza la unión de la polimerasa.
- Terminación Dependiente de Rho: El factor Rho se une al ARN naciente y viaja hacia la polimerasa, separando el ARN del ADN y de la polimerasa.
Resultado Final
- Procariotas: Se produce directamente un ARNm funcional que puede ser traducido inmediatamente.
- Eucariotas: Se produce un pre-ARNm que debe sufrir un procesamiento completo (capping 5', splicing, poliadenilación 3') antes de convertirse en ARNm maduro y ser exportado al citoplasma para la traducción.
Factores que Interfieren en la Transcripción
- La transcripción es un proceso muy regulado, y diversos factores pueden interferir con él.
- Estos factores pueden actuar en distintos niveles.
Factores a Nivel del ADN
- Mutaciones en Secuencias Reguladoras:
- Promotor: Pueden impedir o debilitar la unión de la ARN Polimerasa y los factores de transcripción, reduciendo o eliminando la iniciación de la transcripción.
- Potenciadores / Silenciadores: Pueden impedir la unión de factores de transcripción especÃficos, alterando la tasa de transcripción del gen.
- Sitios de Terminación: Pueden provocar que la transcripción continúe más allá del punto adecuado o termine prematuramente.
- Daño en el ADN: Lesiones causadas por agentes mutagénicos pueden detener o ralentizar el avance de la ARN Polimerasa durante la elongación.
- Estructura de la Cromatina:
- Condensación de la Cromatina: La maquinaria de transcripción no puede acceder a los genes.
- Modificaciones Epigenéticas:
- Metilación del ADN: Generalmente se asocia con la represión de la transcripción, impidiendo la unión de factores activadores o reclutando proteÃnas que compactan la cromatina.
- Modificaciones de Histonas: La acetilación generalmente relaja la cromatina y favorece la transcripción, mientras que ciertos tipos de metilación pueden compactarla y reprimirla.
Factores a Nivel de ProteÃnas
- Inhibidores de la ARN Polimerasa:
- Toxinas: La a-amanitina inhibe potentemente la ARN Polimerasa II eucariota, bloqueando la sÃntesis de ARNm.
- Antibióticos: La Rifampicina inhibe la ARN Polimerasa bacteriana. La Actinomicina D se intercala en el ADN y bloquea la elongación.
- Disponibilidad o Funcionalidad de Factores de Transcripción:
- Ausencia/Baja Concentración de Activadores: Si los TFs especÃficos necesarios para activar un gen no están presentes, la transcripción será baja o nula.
- Presencia de Represores: Pueden unirse a silenciadores o competir con activadores, o interactuar directamente con la maquinaria basal para inhibir la transcripción.
- Mutaciones en genes de TFs: El TF puede ser no funcional o tener una actividad alterada.
- Modificaciones Post-Traduccionales: Si estas modificaciones no ocurren correctamente, su función se ve afectada.
Factores Regulatorios Celulares
- Señales Celulares: La ausencia de señales externas o internas que normalmente inducen la expresión de un gen interferirá con su transcripción.
- Mecanismos de Retroalimentación Negativa: El producto final puede inhibir la transcripción de un gen clave.
- ARN no codificantes: Algunos ARN pequeños (como microARNs o siARNs) pueden inducir metilación o cambios en histonas, llevando al silenciamiento transcripcional.
Factores Ambientales y QuÃmicos
- Temperatura y pH extremos: Pueden desnaturalizar la ARN Polimerasa y los factores de transcripción, o alterar la estructura del ADN.
- Disponibilidad de Sustratos: Una carencia severa de ribonucleósidos trifosfato limitará la velocidad de sÃntesis de ARN.
- Fuerza iónica: Concentraciones salinas inadecuadas pueden afectar las interacciones proteÃna-ADN y proteÃna-proteÃna.
Estado Celular General
- Ciclo Celular: La tasa de transcripción global varÃa durante el ciclo celular, siendo generalmente menor durante la mitosis.
- Estrés Celular: Diversas condiciones de estrés pueden activar o reprimir programas transcripcionales especÃficos.
- Infecciones Virales: Los virus pueden secuestrar la maquinaria de transcripción de la célula huésped o inhibir la transcripción de genes del huésped.
Studying That Suits You
Use AI to generate personalized quizzes and flashcards to suit your learning preferences.