Dogma Central de la Biología Molecular PDF - Replicación, Transcripción y Traducción

Dogma central de la genética molecular Consiste en la generación de moléculas de ARN o RNA, para permitir a nivel citoplasmático la síntesis de proteínas, conocido también como proceso de decodificación. El dogma de la biología molecular propone que el ADN contiene la información en su núcleo que lu...

Dogma central de la genética molecular Consiste en la generación de moléculas de ARN o RNA, para permitir a nivel citoplasmático la síntesis de proteínas, conocido también como proceso de decodificación. El dogma de la biología molecular propone que el ADN contiene la información en su núcleo que luego será expresada en genes Propuesto inicialmente por Francis Crick, 1958. Esto establece que una vez que la \"información\" ha pasado a la proteína, no puede volver a salir. Más detalladamente, la transferencia de información de ácido nucleico a ácido nucleico, o de ácido nucleico a proteína, puede ser posible, pero la transferencia de proteína a proteína, o de proteína a ácido nucleico, es imposible. Información significa aquí la determinación precisa de la secuencia, ya sea de bases en el ácido nucleico o de residuos de aminoácidos en la proteína. El producto final es la creación de proteínas y recibe el nombre de síntesis de proteínas. El Dogma Central de la Biología Molecular se refiere a los tres procesos llevados a cabo por los ácidos nucleicos: ADN y ARN, los cuales son replicación, transcripción y traducción. Mecanismos realizados para la transmisión y expresión de la genética hereditaria. Funciones del Dogma central de genética celular Estos consisten en 3 procesos: ¬ Transcripción del ADN: Es el primer proceso de la expresión genética, mediante el cual se transfiere la información contenida en la secuencia del ADN hacia la secuencia de proteínas utilizando diversos ARN como intermediarios. ¬ Replicación del ADN: Es el proceso mediante el cual se duplica una molécula de ADN. Cuando una célula se divide, en primer lugar, debe duplicar su genoma para que cada célula hija contenga un juego completo de cromosomas. ¬ Traducción del ADN: En el campo de la biología, es el proceso por el cual una célula elabora una proteína usando la información genética que lleva el ARNm. Características del dogma central de la genética molecular:  Es el mecanismo por el cual el ADN se duplica.  De una molécula de ADN se obtienen dos totalmente idénticas.  Semiconservativas siempre se conserva una de las hebras madre en la molécula hija.  Se da por reacción de enzimas en la mitosis o meiosis.  La replicación del ADN es un mecanismo esencial para mejorar el crecimiento celular, la reparación y la reproducción de un organismo. Enzimas involucradas en la replicación del ADN: Las enzimas que actúan en este proceso las identifican y se unen al ADN, identifican el error y reemplazan la base. Sin embargo, dependiendo del tipo de error, el ciclo celular se puede detener de forma temporal o permanente o incluso se puede inducir la muerte celular programada, por apoptosis. Aunque las enzimas que más intervienen en la replicación del ADN son las ADN polimerasas, que catalizan la formación de los enlaces fosfodiéster entre desoxirribonucleótidos, añadiendo el nucleótido complementario al de la cadena molde. Necesitan una cadena de ADN que le sirve de molde a la que irán añadiendo los nucleótidos correspondientes, dejando siempre el grupo 3\' -OH libre al que se le añadirán más desoxirribonucleótidos. En las enzimas involucradas en el proceso están: ADN polimerasa: son enzimas que se utilizan para la síntesis de ADN mediante la adición de nucleótidos uno por uno a la cadena de ADN en crecimiento. La enzima incorpora aminoácidos complementarios a la hebra molde. se encuentra tanto en células procariotas como eucariotas. Ambos contienen varias ADN polimerasas diferentes responsables de diferentes funciones en la replicación del ADN y los mecanismos de reparación del ADN. Las ADN polimerasas de las procariotas son distintas que las de las eucariotas, Las ADN polimerasas de procariotas son: ADN polimerasa I: Elimina el ARN cebador. Repara errores de la síntesis del ADN. Rellena con desoxirribonucleótidos el hueco que ocupaban los ribonucleótidos del ARN cebador. ADN polimerasa II: Repara pequeñas roturas en las cadenas del ADN (corrigiendo estos errores). ADN polimerasa III: Añade el desoxirribonucleótido adecuado, complementario al de la cadena que le sirve de molde, en sentido 5\'→3\'. Las ADN polimerasas de eucariotas son: ADN polimerasa alfa y ADN polimerasa delta: Controlan directamente la replicación. ADN polimerasa beta: Su función es la de corregir errores. ADN polimerasa gamma: Controla la replicación del ADN mitocondrial y plastidial. ADN helicasa: Esta es la enzima que participa en el desenrollado de la estructura de doble hélice del ADN, lo que permite que comience la replicación del ADN. Utiliza la energía que se libera durante la hidrólisis del ATP para romper el enlace de hidrógeno entre las bases del ADN y separar las hebras. Esto forma dos horquillas de replicación en cada hebra separada que se abren en direcciones opuestas. En cada bifurcación de replicación, la hebra de ADN parental debe desenrollarse exponiendo nuevas secciones de plantillas monocatenarias. La enzima helicasa desenrolla con precisión las hebras mientras mantiene la topografía de la molécula de ADN. ADN primasa: Este es un tipo de enzima ARN polimerasa que se utiliza para sintetizar o generar cebadores de ARN, que son moléculas de ARN cortas que actúan como plantillas para el inicio de la replicación del ADN. ADN ligasa: Esta es la enzima que une los fragmentos de ADN formando enlaces fosfodiéster entre los nucleótidos. Exonucleasa: Estos son un grupo de enzimas que eliminan las bases de nucleótidos del final de una cadena de ADN. Topoisomerasa Esta es la enzima que resuelve el problema del estrés topológico causado durante el desenrollado. Cortan una o ambas hebras del ADN permitiendo que la hebra se mueva entre sí para liberar la tensión antes de que vuelva a unir los extremos. Y por lo tanto, la enzima cataliza la rotura reversible que provoca al unir las hebras rotas. La topoisomerasa también se conoce como ADN girasa en E. coli. Telomerasa: Esta es una enzima que se encuentra en las células eucariotas que agrega una secuencia específica de ADN a los telómeros de los cromosomas después de que se dividen, estabilizando los cromosomas con el tiempo. Importancia de la replicación del ADN Es un proceso de gran importancia para la transmisión de material genético, porque cuando ocurre la división celular, este material se dividirá por igual entre las células hijas. La replicación ocurre antes de que comience la división celular, durante la fase S de la interfase. Este proceso consiste en la replicación del ADN y Mantenimiento de la Integridad del Genoma. La replicación del ADN es un proceso fascinante que permite a los organismos vivos crecer y propagarse, generando rápidamente copias virtualmente idénticas de su material genético. Es importante recordar que, en las moléculas de ADN, las bases nitrogenadas se unen de la siguiente manera: Timina (T) -- Adenina (A) Mecanismo de replicación del ADN: El proceso de replicación del ADN es muy parecido tanto en organismos procariotas como en eucariotas. La doble hélice de ADN se abre, se separa y cada cadena actúa de molde para la síntesis de la nueva cadena con bases nitrogenadas complementarias a las de la cadena original. Esta complementariedad entre las bases (G = C y A = T), son la esencia de la replicación, transcripción y traducción, todos los procesos en los que se transmite información. Las principales características de la replicación del ADN son las siguientes: Replicación semiconservativa: Durante la replicación, las dos cadenas de la molécula de ADN se separan. A partir de una molécula parental se obtienen dos moléculas hijas idénticas, cada una de ellas con una cadena antigua (parental) y una nueva. Replicación bidireccional: A partir del origen de replicación, la síntesis de las nuevas cadenas se realiza en sentidos opuestos. En el punto de origen de la replicación (ORI) se separan las cadenas originando una burbuja de replicación. Las cadenas se van separando, y se forma en cada cadena que va creciendo, en sentidos opuestos, una horquilla de replicación. Replicación semidiscontinua: La replicación semidiscontinua del ADN está condicionada por: Las dos cadenas de ADN son antiparalelas. La actividad de la ADN polimerasa en sentido 5\'→3\'. A partir del punto de origen, en cada horquilla de replicación, se obtienen dos cadenas: Cadena adelantada (líder o conductora): Se sintetiza de forma continua. Es la copia de la cadena 3\'→5\'. Comienza a partir de un pequeño cebador de ARN al que se añaden nucleótidos en dirección 5\'→3\'. Cadena retardada: Es la copia de la cadena 5\'→3\'. Se sintetiza en sentido contrario al del avance de la horquilla de replicación, mediante fragmentos de Okazaki, fragmentos de ADN que se sintetizan a partir de un ARN cebador. Mecanismo de acción de las drogas que interfieren en el proceso de la replicación: la presencia de algunas drogas puede hacer que este proceso se vea afectado y por ende el proceso de la replicación se detiene y el ADN no se puede copiar así mismo. La función de estos agentes quimioterapéuticos consta en causar la muerte celular en una variedad de maneras. Algunos de estos medicamentos son compuestos naturales que se encuentran en varios tipos de plantas, y algunos son químicos artificiales Reparación del ADN La reparación del ADN es un proceso constante en la célula, esencial para su supervivencia ya que protege al genoma de daños y mutaciones dañinas. En las células humanas tanto las reacciones metabólicas normales como factores ambientales (como rayos UV) pueden causar daños, alcanzando las 500.000 lesiones de moléculas por célula al día. Estas lesiones causan daños estructurales a la molécula de ADN, y pueden alterar de forma drástica la forma de las células de leer la información codificada en sus genes. En consecuencia, el proceso de reparación del ADN debe estar constantemente operativo, para corregir rápidamente cualquier daño en la estructura de ADN. A medida que la célula envejece, la tasa de reparaciones de ADN decrece hasta que no puede mantener el ritmo de los daños al ADN. La célula pasa a uno de estos destinos: Un estado irreversible de inactividad, llamado senescencia. Suicidio celular, llamado apoptosis o muerte celular programada. Carcinogénesis, o formación de cáncer. La mayoría de las células del cuerpo entran primero en senescencia. Después, tras daños irreparables en el ADN sobreviene la apoptosis. En este caso la apoptosis funciona como un mecanismo de "último recurso", para evitar que la célula se vuelva carcinogénica (capaz de formar un tumor) y poner en peligro el organismo. Cuando las células entran en senescencia, las modificaciones en la biosíntesis y producción hacen que funcionen de forma poco eficiente, conduciendo inevitablemente a la enfermedad. La capacidad de reparación del ADN de la célula es vital para la integridad de su genoma, de su funcionamiento normal y por extensión, de todo el organismo. Muchos genes que al principio parecían estar relacionados con una mayor duración de la vida han sido relacionados con el mecanismo de reparación y protección del ADN. Desnaturalización del ADN: Cuando se rompen las fuerzas de unión entre las dos hebras del DNA, éstas acaban por separarse. Por tanto, el DNA desnaturalizado es de una sola hebra. La transición entre el estado nativo y el desnaturalizado se conoce como desnaturalización por altas temperaturas produce una separación de la doble hélice, que ocurre porque los enlaces o puentes de hidrógeno se rompen. Después, al bajar la temperatura las cadenas se vuelven a unir (Re naturalizarse). Por medio de la aplicación de calor a 94°C, se produce la separación de las dos cadenas de la molécula de DNA que se quiere amplificar. Al romperse los enlaces de hidrógeno, cada cadena actúa como molde para fabricar su complementaria. DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGÍA MOLECULAR Involucra esencialmente la duplicación del ADN, la transcripción de la información contenida en el ADN en forma de ARN y la traducción de esta información del ARN a la proteína. El dogma también postula que sólo el ADN puede duplicarse y, por tanto, reproducirse y transmitir la información genética a la descendencia. FIGURA: La información fluye en una única dirección del ADN a las proteínas, pero hay excepciones, como es el caso de la transcripción de ADN a partir de ARN. REPLICACIÓN DEL ADN Es un proceso semiconservativo en el que cada hebra parental sirve como molde para la síntesis de una nueva hebra hija complementaria. Consiste en la síntesis de ADN a partir de ADN. Características - Base de la herencia del material genético, es decir, el genoma se transmite por generaciones a través de la duplicación del ADN. - Tiene lugar en la interfase (Específicamente Fase S) del ciclo celular. El tiempo que tarda el ADN en duplicarse es de 7 horas aproximadamente. - El mecanismo de replicación es semiconservador , se forman dos moléculas de ADN que contienen una cadena original (hebra antigua) y una cadena nueva (recién sintetizada). - La enzima principal implicada es la ADN polimerasa, que cataliza la unión de los dNTP para el crecimiento de la cadena. - Es un proceso bidireccional. - Es asimétrica, puesto que una hebra se sintetiza de manera continua y la otra de forma retardada. Fases de la replicación - Iniciación. - Elongación. - Terminación. 1. Iniciación: Se requieren: a) Proteínas iniciadoras. b) Helicasas. c) Proteínas de unión a hebra sencilla (SSB) d) Topoisomerasa I y II (ADN girasa). a) Proteínas iniciadoras: Se unen a secuencias específicas de pares de bases que formaran los distintos orígenes de replicación (suelen ser ricos en A y T y las hebras se separan formando las burbujas de replicación). b) Helicasa: Enzima multimérica que se une al origen de replicación para romper los puentes de hidrógeno entre las cadenas complementarias a partir de la hidrolisis del ATP. Abre la doble hélice de ADN, formando así dos Horquillas de replicación (Y) que avanzan en direcciones opuestas. Nota: Las horquillas de replicación representan las regiones de la síntesis activa de ADN y es el sitio donde acuden todas las proteínas para la formación de las hebras nuevas. c) Proteínas de unión a hebra sencilla (SSB): Estabilizan el ADN. Se unen a las hebras sencillas impidiendo el reanillamiento y así puedan ser copiadas por la ADN polimerasa. d) Topoisomerasa I y II (ADN girasa): Disminuyen la tensión torsional que se va acumulando en la doble hélice de ADN por acción de la helicasa, evitando superenrollamientos por delante de la horquilla de replicación. La topoisomerasa I corta solo una de las dos cadenas de la doble hélice del ADN. Mientras, la ADN girasa (o topoisomerasa II) corta ambas cadenas del ADN. 2. Elongación: Se requieren: a) ARN primasa (es un tipo de ARN polimerasa). b) ADN polimerasa III. a) ARN primasa: Sintetiza fragmentos cortos de ARN que actúan como cebadores (de 3 a 10 nucleótidos) para que actúe la enzima ADN polimerasa III. b) ADN polimerasa III: - Requieren de un cebador para iniciar la síntesis de la hebra complementaria de ADN. - La enzima lee en dirección 3\'-5\' para sintetizar una hebra nueva en dirección 5\'-3\'. - La hebra del ADN que va en sentido 3\'-5\', se lee sin complicaciones, sintetizando su hebra complementaria de manera continua o adelantada. - La hebra del ADN que va en sentido 5\'-3\', es más complicada, su hebra complementaria se sintetiza de manera retardada o tardía por medio de Fragmentos de Okasaki. -Presenta actividad exonucleasa (correctora de errores) en dirección 3\'-5\'. Notas: - En la hebra adelantada, la enzima solamente requiere un ARN cebador para comenzar la síntesis. - En la hebra retardada, la enzima requiere un ARN cebador por cada Fragmento de Okasaki para sintetizar completamente la hebra complementaria. 3. Terminación: Se requieren: a) ADN polimerasa I. b) ADN ligasa. a) ADN polimerasa I: Elimina los ARN cebadores de ambas hebras y rellena los huecos originados en los extremos 3 \' con dNTP. b) ADN ligasa: Actúa cuando se han eliminado los ARN cebadores de la hebra discontinua. Une los Fragmentos de Okasaki entre sí mediante enlaces covalentes, formando una hebra de ADN intacta. Transcripción del ADN Es el proceso por el cual la información cifrada en forma de secuencia de cuatro bases (A,T,C,G) en una cadena de ADN se plasma una información escrita en el mismo lenguaje (A,U,C,G) en forma de cadena de ARN. Síntesis de una molécula de ARN complementaria de una hebra de ADN. La transcripción es el primer paso de la expresión génica, el proceso por el cual la información de un gen se utiliza para generar un producto funcional, como una proteína. El objetivo de la transcripción es producir una copia de ARN de la secuencia de ADN de un gen. En el caso de los genes codificantes, la copia de ARN, o transcrito, contiene la información necesaria para generar un polipéptido (una proteína o la subunidad de una proteína). Los transcritos eucariontes necesitan someterse a algunos pasos de procesamiento antes de traducirse en proteínas. Tipos de ARN en la célula Ribosómico: (ARNr) es el 70% del ARN, mientras que sus precursores forman el 5% Mensajero: (ARNm) el 3% del ARN celular y sus precursores (ARN nuclear heterogéneo o hnARN)son aprox. 7% De transferencia: (ARNt) constituye el 15% Diferencias ADN (ácido desoxirribonucleico) ARN (ácido ribonucleico) Azúcar Desoxirribosa Ribosa Bases Timina, Adenina, Guanina, Citosina Uracilo, Adenina, Guanina, Citosina Mecanismo general de la transcripción Unidad de transcripción Hebra codificadora o con sentido Hebra complementaria o antisentido Características - Selectivo - Reiterativo Transcripción de genes de procariotas La transcripción utiliza una de las cadenas del ADN como modelo. Se desplaza del extremo 3´ al 5´, por lo que el ARN crece en dirección 5´ a 3´. Etapas de la transcripción Iniciación Ocurre la union de la ARN polimerasa al ADN, tras lo cual se produce la migración a un lugar de iniciación del ADN, el promotor (complejo cerrado). El sitio promotor es el sitio de anclaje o la pista de aterrizaje para comenzar una lectura para la transcripción del ARNm por medio de la ARN polimerasa. Allí se ve la ARN polimerasa que denota un factor p, ese factor p es necesario como cofactor para completar la Holoenzima que es la única manera que la enzima este completa y activa, ese factor p es el que en realidad ubica al promotor por su gran afinidad a él. La mayoría de los promotores tienen secuencias específicas que se denominan cajas, la más famosa porque se repite en muchos organismos es la caja TATA que es donde se repite mucho T A T A T A T A ó T T T T A A A A T A T A... se encontraran muchas timinas y adeninas repetidamente. De manera que la ARN polimerasa logra ubicar ese promotor y se ubica encima de él, listo ya para comenzar la lectura del ADN. En el caso de la imagen anterior la lectura como lo indica la flecha se esta dando en sentido 3´ - 5´ por lo que se esta leyendo es el complemento del gen y el gen por consiguiente se encuentra en la cadena de arriba y el complemento abajo. Se lee el complemento para crear el complemento del complemento que será el ARNm. Favorece la apertura parcial de las dos cadenas del ADN (complejo abierto) con ruptura de enlaces de las bases. Elongacion La ARN polimerasa provoca una ¨burbuja¨ de transcripción y añade ribonucleótidos trifosfatados libres complementarios a la siguiente base expuesta del ADN molde y se van formando nuevos enlaces. Aquí se forma un complejo promotor abierto , en donde se encuentra una purina y se inicia la síntesis de ARNm. Luego se le va agregando ribonucleótido ya fosfatados inmediatamente después de la purina en concordancia a lo que se esta leyendo que no es la principal sino la complementaria al gen para que de un ARNm muy parecida al gen que será el leído allá en el ribosoma. Modelo Burbuja La polimerasa avanza de manera continua y el transcrito se retiene en el complejo mediante la formación de pares de base con el molde. La cadena molde va en sentido 3´ - 5´ por lo que la polimerasa esta leyendo bien y se esta sintetizando en sentido 5´ - 3´ por qué lo esta haciendo correctamente, el gen esta en la parte de arriba y el complemento de él en la parte de abajo siendo leído. Terminación Reconocimiento de secuencias específicas en el ADN molde que actúan com señales para la terminación de la transcripción. La cadena de ARN y la polimerasa se disocian del molde de ADN. Con respecto a esto se encuentran varios tipos de terminación pero se resaltan dos que son las principales. Cualquier forma de terminación implica la separación del cofactor p, este sale de la polimerasa y ella pierde afinidad hacia el ADN terminando soltándose del ADN y al mismo tiempo pierde afinidad por el ARN que sale de esa unión con el ADN. - Horquilla de terminación: (o que el ARN forme una horquilla de terminación) La estructura en horquilla se forma debido a la complementaridad entre las bases propias de la cadena de ARN. Esta complementariedad generalmente se realiza entre C y G, creando un bucle que no le permite a la polimerasa continuar. - Dependiente del factor p: Este factor que es una proteína muy grande tiene sitios de reconocimiento y catálisis en el ARNm y una vez que hay este sitio actúa sobre él causando un superenrrollamiento que le obliga al ARN a romperse y salir de la estructura de la burbuja he inmediatamente desarma la burbuja y causa la terminación. Transcripción en procariotas Se pueden distiguir las siguientes fases 1. Iniciación: la ARN polimerasa se una a un cofactor que permite su unión a una región del ADN llamado promotor, la cual posee una secuencia TATAAT o TTGACA 2. Elongación: la ARN polimerasa recorre la hebra de ADN hacia su extremo 5´ sintetizando una hebra de ARNm en dirección 5´-3´ 3. Finalización: presenta dos variantes. En una interviene un cofactor "p" y en otra no interviene dicho cofactor. El proceso finaliza al llegar a una secuencia rica en G y C (zona llamada operador). El ADN vuelve a su forma normal y el ARNm queda libre 4. Maduración: si lo que se forma es un ARNm no hay maduración, pero si se trata de un ARNt o ARNr hay procesos de corte y empalme. La ARN polimerasa al igual que en las células eucariotas también están encargadas de la transcripción en las células procariotas. Pero en estos la secuencia AAUAAA, cerca del extremo 3´, actúa como señal para que ocurra una reacción de corte unos 20 pares de bases "aguas abajo". Esta reacción de corte unos 20 pb "aguas abajo" del ARNm es por parte de una endonucleasa. La enzima polimerasa de poli (A) añade una cola de poli (A), compuesta por 150 a 200 residuos de adenosina al extremo 3´ del sitio de corte. Produciendo así el ARNm completo. ARN polimerasas Son enzimas que transcriben el ADN en ARN. Mediante un molde de ADN, la ARN polimerasa construye una nueva molécula de ARN a través del apareamiento de bases. La ARN polimerasa siempre construye una nueva cadena de ARN en la dirección 5\' a 3\'. Es decir, solo puede agregar nucelótidos (A,U, G, o C) al extremo 3\' de la cadena. La forma procariota de la ARN polimerasa tiene cuatro subunidades capaces de transcribir todos los tipos de ARN. En eucariotas, estas enzimas tienen ocho o más subunidades que facilitan la unión y el procesamiento del ADN a lo largo de la transcripción. Las ARN polimerasas son enzimas grandes con varias subunidades, incluso en organismos simples como las bacterias. Los seres humanos y otros eucariontes tienen tres tipos diferentes de ARN polimerasas: I, II, y III. Las plantas tienen dos tipos adicionales de ARN polimerasa, IV y V. Tipos ARN polimerasa I (Gen I) Es responsable de sintetizar la mayoría de las transcripciones de ARN ribosómico ARNr. Estas transcripciones se producen dentro del nucleolo, una región dentro del núcleo donde se ensamblan los ribosomas. La disponibilidad de moléculas de ARNr producidas por la ARN polimerasa puede afectar las funciones esenciales de la biología celular, ya que estoslas transcripciones están directamente involucradas con la producción de ribosomas. ARN polimerasa II (Gen II) Transcribe genes que codifican proteínas en ARN mensajero ARNm. Esta enzima de 12 subunidades funciona como un complejo que influye directamente en la expresión génica a través de la producción de transcripciones de pre-ARNm. Una vez que la ARN polimerasa II libera los pre-ARNm dentro delnúcleo, las modificaciones bioquímicas preparan estas transcripciones para la traducción. La ARN polimerasa II también produce moléculas de micro ARN miARN. Estas transcripciones no codificantes pueden mediar la expresión génica y la actividad de los ARNm después de la transcripción. ARN polimerasa III (Gen III) Transcribe genes de ARNr en ARN pequeños como ARN de transferencia ARNt y ARNr 5S. Estas transcripciones de ARN más pequeñas desempeñan un papel en la función celular normal en todo el núcleo y el citoplasma. ARN polimerasa IV y V Se encuentran exclusivamente en plantas, la ARN polimerasa IV y V son enzimas de transcripción que evolucionaron como formas especializadas de ARN polimerasa II. Ambas enzimas producen pequeñas transcripciones de ARN interferente ARNip, que desempeñan un papel en el silenciamiento de genes vegetales. Otros tipos de ARN polimerasa se encuentran en la mitocondria y en núcleo del ribosoma Al igual que las procariotas, en las células eucariotas la transcripción está mediada por la polimerasa de ARN. Transcripción de eucariotas 1. Iniciación: la ARN polimerasa II se une a una zona del ADN llamada promotor (posee secuencias CAAT y TATA) 2. Elongación: la síntesis continua un sentido 5´-3´. Al poco se añade una caperuza (metil-guanosín trifosfato) al extremo 5´. 3. Finalización: parece que está relacionado con la secuencia TTATTT. Ahora interviene un poli-A polimerasa que añade una cola de poli-A al pre-ARNm (ARNhn). 4. Maduración: se produce en el núcleo y la hace una enzima llamada RNPpn, que elimina los nuevos intrones (I) formados. Posteriormente las ARN ligasas empalman los expones (E) y forman el ARNm. Para la mayoría de los genes eucariotas, los transcritos portadores de caperuza (m7Gppp) y cola de poli (A) se acortan mediante la eliminación de intrones internos, empalmándose las regiones informativas (exones), cuya secuencia es colineal con la de la proteína a ser formada, antes de ser transportados al citosol. Caperuza (adición y metilación de GTP en el 5´, enlaces fosfodiéster atípico 5´ - 5´), en el extremo 3 se añaden residuos adenilicos (cola de poliA) Intrones Son las regiones del ADN que deben ser eliminadas de la transcripción primaria de ARN, estos son regiones que NO codifican para una determinada proteína, por lo que se consideran ADN o ARN basura. Exones Son regiones de un gen que no es separada durante el proceso de corte y empalme y, por tanto, se mantienen en el ARNm maduro. En los genes que codifican una proteína, son los exones los que contienen la información para producir la proteína codificada en el gen. En estos casos, cada exón codifica una porción específica de la proteína completa, de manera que el conjunto de exones forma la región codificante del gen. Diferencias en la transcripción entre procariotas y eucariotas Todas las enzimas eucariotas requieren factores proteicos adicionales (factores de transcripción) Características Procariota Eucariota Transcripción El ARN mensajero se traduce directamente a aminoácidos el proceso es más lento; primero se transcribe un pre ARN mensajero y se produce un proceso de maduración por el cual se obtiene el ARN mensajero para pasar a los aminoácidos. ARN transcrito primario - Es funcional (no precisa maduración postranscripcional). - No porta restos en sus extremos - Sufre en el nucleo el proceso de maduración o procesamiento postranscripcional - Lleva: Resto metilguanosinatrifosfato (5 ´) Resto poli-A (3´) Características Procariota Eucariota ARN polimerasas Hay un solo tipo de polimerasa Hay tres polimerasas (ARNr, ARNm, ARNt). Donde se produce Tanto transcripción como traducción se hace en el citosol Se realiza en el núcleo y la traducción en el citosol. ARNm Es policistrónico (codifica para varias cadenas polipedtídicas) Es monocistrónico (codifica para una sola cadena polipedtídica) Secuencia de terminación Secuencia palindrómica Suele ser TTATT ADN Está muy empaquetada a diferencia de las eucariotas Está también asociado a histonas Transcribir ADN Todo el ADN en cualquier momento Solo el ADN de la eucromatina Cambios Postranscripcionales El primer cambio postranscripcional en procariotas es la degradación del mismo ARNm (2 a 3 min.). El segundo cambio importante es el mecanismo de corte y empalme (splicing). El splicing de ARN o empalme de ARN es un proceso postranscripcional de maduración del ARN del cual eliminan ciertos fragmentos secuenciales. Normalmente consiste en eliminar los intrones y posteriormente unir los exones. Edición del ARN. En algunos casos, la secuencia del ARNm es modificada luego de ser transcripta. Los cambios incluyen la inserción de nucleótidos en regiones específicas, lo que motiva un corrimiento en el marco de lectura y genera la expresión de proteínas muy diferentes. Transporte del ARNm al citoplasma. Para poder ser transportado, el ARNm debe haber sido procesado correctamente; de lo contrario es degradado en el núcleo. Iniciación de la síntesis proteica. El ARNm contiene en sus extremos secuencias que no son traducidas y que sirven para regular la traducción. Si esas secuencias son bloqueadas, el ARN no es reconocido por el ribosoma y no se puede traducir el mensajero. Por otro lado, las secuencias que flanquean el codón inicial (AUG) son determinantes. Si el ribosoma se \"saltea\" el primer AUG, comenzará la traducción en el segundo codón produciendo una proteína con menos aminoácidos y/o secuencia diferente. Estabilidad del ARNm. La vida media de un ARNm está determinada principalmente por la longitud de la cola poliA. Una vez en el citoplasma, la secuencia comienza a acortarse; cuando se hace demasiado corta el mensajero es degradado. Eliminación de ARNm con errores. Los ribosomas -junto con otras proteínas- son capaces de detectar codones de terminación en lugares erróneos de la secuencia del mensajero (generados por algún error previo en el splicing o por mutaciones). ¿Cómo lo hacen? Reconociendo las secuencias de unión entre los exones. Si el mensajero es adecuado, todos los lugares de unión entre los exones deberían encontrarse antes del codón de terminación. Si esto no ocurre, el ARNm fallado es degradado. ARN de interferencia. Cuando una célula humana es infectada por un virus que fabrica una doble cadena de ARN, ciertas enzimas lo reconocen y lo degradan. Esto mecanismo permite la eliminación de ciertos virus y puede ser utilizado también para regular la traducción de un mensajero: si se introduce una cadena de ARN complementaria a un mensajero, este no podrá ser traducido y además será detectado como foráneo y degradado. En el ARNr y ARNt sufren reacciones de corte y modificaciones de nucleótidos ARNr por ARNasas ARNt se producen recorte terminal de los extremos 5´ y 3´. Adición de la secuencia -CCA en el extremo 3´ y modificaciones de químicas de bases y nucleósidos El ARN de eucarioticas (ARN nuclear heterogéneo, ARNhn) Inhibidores de la transcripción Antibióticos Tipos I - Se unen a la ARN polimerasa, inactivándola de modo directo - Rimaficinas y su derivado (rifampicina): inhibición específica a la subunidad beta. No tiene efecto sobre la polimerasa nucleares eucarioticas - Estroptodiligina: inhibición de la elongación - a-Amanitina: (Amanita phalloides): Inhibidor especifico ARN polimerasa II en la etapa de elongación en las eucarioticas Antibióticos Tipos II - La transcripción se inactiva indirectamente. Se une en el ADN girasa procariótica. Impide la replicación y la transcripción - Acitomicina D: (Streptomyces) Inhibición específica. Se intercala en el dúplex de ADN (G-C). Inhibe la formación de complejos abiertos. - Acridina y sus derivados - La Daunomicina y sus derivados (quimioterapéuticos) - Bromuro de Etidio Tinción del ADN. No es antibiótico Antibióticos Tipo III - La transcripción se inactiva indirectamente. Se une en el ADN - Cumermicina - Novobiocina - Ácido Nalidíxico