Transcripción del ARN PDF

Tema 8 METABOLISMO DEL ARN T8a: Transcripción T8b: Maduración del ARN Internal use  METABOLISMO DEL ARN Funciones del ARN:  Almacenamiento de la principales información  Transmisión de la información  Catáli...

Tema 8 METABOLISMO DEL ARN T8a: Transcripción T8b: Maduración del ARN Internal use  METABOLISMO DEL ARN Funciones del ARN:  Almacenamiento de la principales información  Transmisión de la información  Catálisis funcional => Segmento de TRANSCRIPCIÓN simple ! ADN de es doble Cadena de ARN cadena complementaria  Con la excepción de los genomas de ARN de ciertos virus Internal use  TERMINOLOGÍA Gen → segmento de ADN (o, en muy pocos casos, de ARN) que codifica la información requerida para la síntesis de un producto biológico funcional: Proteína ARN Gen eucariota → Estructura compleja → Posee dos tipos de secuencias: Thminan ! Intrones → no codificantes codificantes Exones → codificantes 3 Internal use  CLASES DE ARN  ARN mensajero (ARNm) Codifica la secuencia de aminoácidos de uno o más polipéptidos  ARN de transferencia (ARNt) Lee la información codificada en el ARNm y transfiere el aminoácido adecuado a la cadena polipeptídica en crecimiento  ARN ribosómico (ARNr) Forman parte de los ribosomas  Otros ARN especializados Función reguladora Función catalítica Precursores de los ARNs anteriores Internal use  REPLICACIÓN TRANSCRIPCIÓN  Se copia el cromosoma  Sólo son transcritos genes o entero grupos de genes determinados  Dirección de síntesis 5’→3’  Dirección de síntesis 5’→3’  Fases  Fases  Iniciación  Iniciación  Elongación  Unión al ADN  Terminación  Inicio de la síntesis de ARN  Elongación  Terminación  Requiere cebador  No requiere cebador  Las dos hebras de ADN  Sólo una de las hebras de ADN sirven de molde sirve de molde nebra e Internal use Transcripción por la ARN polimerasa ↳ Añade NTP ! dependea dad Requiere: E Un molde de ADN → una de las hebras no siempresa! ATP, GTP, UTP y CTP Mg2+ y Zn2+ = cofactores Dirección de síntesis D 5’→3’ Internal use  sintesis muy costuroar se transit  Mecanismo catalítico semejante al de las ADN polimerasas El grupo 3’-OH actúa como nucleófilo Facilita el desplazamiento del PPi Facilita el ataque por el grupo 3’-OH  Selección del nucleótido  Interacciones de apareamiento de bases de Watson y Crick  A (en el ADN molde) → U (en el ARN)  Geometría de los pares de bases Internal use  ARN pol no necesita primer. Unión al promotor: se coloca el primer residuo No se corta el grupo 5’-3P del primer residuo A(no se libera PPi)  La nueva cadena de ARN se aparea temporalmente con el ADN molde  Doble hélice híbrida ARN-ADN de ≈ 8 bp  El ARN se “despega” y se restablece el dúplex de ADN Internal use  “Burbuja de transcripción”  La ARN polimerasa mantiene unos 17 pb desenrollados  El híbrido ARN-ADN se encuentra en esta región  Velocidad de elongación → 50 – 90 nucleótidos/s  No actividad exonucleasa 3’-5’ = No Internal use   El movimiento de las burbujas de transcripción provoca una rotación de las hebras de ADN → vueltas superhelicoidales  Topoisomerasas → eliminan las vueltas superhelicoidales positivas y regulan el nivel del superenrollamiento negativo Vueltas superhelicoidales Vueltas superhelicoidales negativas - positivas - Por = detrás de Por delante = la burbuja de la burbuja Internal use  Cadenas molde y no molde del ADN gueder P 3'lebe, f queda hidronto enbosa Hebra Hebra no molde de ADN codificante Hebra molde de ADN Transcrito de ARN = Husma que Secuencia idéntica no molde pero U↔T T- sj  la secuencia codificante de un gen determinado puede estar situada en cualquiera de las dos hebras del cromosoma Genoma de los adenovirus Internal use  ARN polimerasa de E. coli (dependiente de ADN ) Enzima compleja y de gran tamaño → 6 subunidades  5 subunidades núcleo → α2ββ’ω Holoenzima  1 subunidad σ Se une de forma transitoria Dirige al enzima núcleo hacia sitios específicos en el ADN  Distintas holoenzimas según el tipo de subunidad σ viene de masa c  Más común → σ 70 ↑ zokda Internal use  Promotores La ARN polimerasa se une a secuencias específicas del ADN denominadas promotores Promotor de la ARN polimerasa en E. coli + → pb ~ transanbe Se extiende desde -70 a +30 munucléctico : 1 : seque se al principio del sitio de inicio de la transcripción ts q e transcriben -→m pb que preceden al sitio de inicio de la transcripción Secuencia consenso en -10 → (5’) TATAAT(3’) Sitios de interacción Secuencia consenso en -35 → (5’)TTGACA(3’) para σ70 Secuencia UP (upstream promoter) entre -40 y -60 → rico en AT  S Estimulan fuertemente la transcripción en los promotores que los contienen (no está en todos) Internal use   Promotores típicos de E. coli reconocidos por la holoenzima que contiene σ70 Sitio de unión de la subunidad α. Sitios de interacción importantes para No está siempre presente la subunidad σ70 Internal use  Promotores bacterianos  La eficacia de unión y de inicio de la transcripción depende de estas secuencias consenso  Presencia o no  Espaciado entre ellas  Distancia al inicio de transcripción  Cambios en las secuencias en -35 y -10  Alteran la función del promotor  Afectan a la eficiencia de la unión de la ARN polimerasa  Afectan al inicio de la transcripción homeostation La secuencia del promotor determina el nivel de expresión basal - de los diferentes genes de E. coli Internal use INICIACIÓN La polimerasa se une al promotor  Consta de dos partes: unión e inicio Unión  Se forma un complejo cerrado → el ADN promotor no está desenrollado Internal use INICIACIÓN  Formación del complejo abierto Inicio Una región de 12 a 15 pb (-10 a +2 ó +3) se desenrolla [cerca de la secuencia -10]  Empieza la transcripción dentro del complejo  Una vez sintetizados los primeros 8 o 9 nucleótidos la subunidad σ es liberada La polimerasa abandona el promotor para elongar el ARN Internal use  CICLO σ  Elongación → la proteína NusA se une a ARN pol y compite con la subunidad σ desplazándola  Al completarse el proceso se disocia la NusA y la ARN polimerasa se separa del ADN  Un factor σ (σ70 u otro) se puede unir a la E para iniciar un nuevo ciclo de transcripción Internal use 7 subunidades σ diferentes en E. coli Internal use  Promotor ↔ Factor σ E. coli tiene otras clases de promotores que son reconocidos por las holoenzimas de la ARN polimerasa por medio de diferentes factores σ Ejemplo: Promotor de los genes del Solo se activan si σ70 es choque térmico reemplazada por σ32 Solo se activan si E. coli ha sufrido un aumento brusco de la temperatura La utilización de diferentes subunidades σ permite a la célula coordinar la expresión de conjuntos de genes implicados en importantes cambios de la fisiología celular Internal use  Modelo de la ARN polimerasa durante la fase de elongación β β’ α Complejo de elongación completo Se ha omitido la subunidad β para La subunidad σ no forma parte exponer el sitio activo (Mg2+)Internal use TERMINACIÓN en procariotas undrome pa Misequillas e en =  Síntesis de ARN procesiva Si una ARN polimerasa libera un transcrito prematuramente debe empezar de nuevo (es incapaz de reanudar la síntesis de ese mismo ARN) Ciertas secuencias de ADN producen una pausa y en algunas se produce la terminación E. coli posee dos clases de señales de terminación Independiente de ρ (es un factor proteico), que posee dos características: Región en el transcrito de ARN con secuencias autocomplementarias  Residuos AAA en la hebra molde → UUU cerca del extremo 3’ de la horquilla Dependiente de ρ Internal use  TERMINACIÓN en procariotas  Independiente de ρ UUU ARN polimerasa se Horquilla detiene stiene muchas ( S = La horquilla disocia varios pb A-U en el híbrido ARN-ADN → puede desorganizar interacciones entre ARN y ARN polimerasa → disociación del al forma transcrito Internal use  TERMINACIÓN en procariotas  Terminadores dependientes de ρ  Carecen de AAA en la hebra molde  A veces contienen secuencia rica en CA denominada elemento rut (rho utilization) = ¿Cómo se lleva a cabo la terminación dependiente de ρ? La proteína ρ se une al ARN en lugares específicos Migra en dirección 5’→3’ Encuentra el complejo de transcripción detenido Facilita la liberación del transcrito Posee actividad ARN-ADN helicasa dependiente de ATP Internal use  REGULACIÓN DE LA TRANSCRIPCIÓN  La transcripción está regulada cuidadosamente para suministrar los productos génicos en las proporciones requeridas.  Cualquiera de las etapas puede ser regulada.  Regulación preferente → Unión de la polimerasa y etapas de inicio ¿A qué nivel se regula? Diferencias en la secuencia del promotor  Unión de proteínas a secuencias próximas o alejadas al promotor Activadores → Facilitan la unión de la polimerasa u otra etapa del inicio Proteína receptora de AMPc (enzimas metabolismo azúcares) Represores → Bloquean la actividad de la polimerasa Represor Lac Internal use ARN POLIMERASAS EUCARIOTAS  ARN polimerasa I – Síntesis de ARN prerribosómico (18S, 5,8S y 28S) – Promotores diferentes de una especie a otra  ARN polimerasa II – Síntesis de ARNm y ARN especializados – Reconoce miles de promotores con secuencias diferentes con características comunes CAJA TATA SECUENCIA INICIADOR  ARN polimerasa III – Síntesis de ARNt, ARNr 5S y ARN especializados – Promotores bien caracterizados que poseen: Secuencias reguladoras localizadas dentro del propio gen Secuencias reguladoras localizadas corriente arriba del sitio de inicio Internal use  ARN POLIMERASA II  12 Subunidades Más compleja que la bacteriana, pero muy conservados su estructura, función y mecanismo.  Subunidad grande RBP1 Dominio carboxilo terminal (CTD) Larga cola carboxilo terminal formada por múltiples repeticiones de una secuencia consenso de 7 aminoácidos: YSPTSPS (tyr-ser-pro-thr-ser-pro-ser) Internal use TRANSCRIPCIÓN EN EUCARIOTAS Requiere otras muchas proteínas para formar el complejo de transcripción activo → Factores de Transcripción Internal use Proceso de transcripción eucariotas A. Unión de la ARN polimerasa y los factores de transcripción en el promotor 1. La proteína de unión a TATA (TBP) se une a la Estabiliza el complejo caja TATA TFIIB-TBP 2. TFIIB se une a su vez a TBP y al ADN a ambos Dirige la Pol a sus lados de TBP promotores 3. El complejo TFIIF–Pol II se une al complejo TFIIB-TBP 4. Se unen TFIIE y TFIIH Complejo cerrado Internal use  Complejo cerrado Actividad ADN helicasa de TFIIH Complejo abierto ADN desenrollado  Se necesitan más de 30 polipéptidos para formar este complejo activo Internal use  Proceso de transcripción B. Inicio de la hebra de ARN y desalojo del promotor Actividad quinasa de la TFIIH: fosforila ARN pol II en CTD Cambio de conformación del complejo La polimerasa abandona el promotor y empieza la transcripción TFIIH y TFIIE se separan Internal use Proceso de transcripción C. Elongación  TFIIF permanece asociado Actividad polimerasa potenciada por los factores de elongación  Suprimen las pausas  Coordinan la interacción entre complejos responsables de la maduración postranscripcional del ARNm Internal use Factores de Transcripción Factores de elongación → Fosforilan Pol II dentro del CTD Internal use Proceso de transcripción C. Terminación y Liberación  ARN polimerasa I: Parecido a dependiente de rho  ARN polimerasa III: Parecido a independiente de rho  ARN polimerasa II: Acoplado a maduración del ARN, proteína Rat1. Internal use Proceso de transcripción  Pol II es - liberada - desfosforilada - reciclada Internal use  Otras funciones de TFIIH  La reparación del ADN dañado es más eficiente  En los genes que están siendo transcritos  En la hebra molde  Si ARN pol II se detiene en una lesión de ADN, TFIIH actúa como componente esencial del complejo autónomo de reparación por escisión de nucleótidos X. pigmentosum Síndrome Cockayne. Las células presentan una alteración específica en la vía de reparación acoplada con la transcripción, un subtipo de la reparación por escisión de nts implicado en la reparación de lesiones del DNA inducidas por los rayos UV en los genes activamente transcritos Internal use  Regulación de la transcripción en eucariotas Proceso complejo  Proteínas Reguladoras Interaccionan con factores de transcripción Interaccionan con la Pol II Internal use  Inhibición de la ARN polimerasa  Actinomicina D y Acridina  Rifampicina La porción plana de la molécula  Se une a la subunidad β de se intercala en el ADN (pares G-C ARN polimerasa bacteriana sucesivos) → Deformación del ADN → Impide el desalojo del → Impide el desplazamiento de la promotor ARN polimerasa  α-Amanitina  Bloquea la Pol II  Altas concentraciones también la Pol III Internal use