Tema 23 transcripción del ADN PDF

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lOMoARcPSD|52367587 Tema 23 transcripcion del ADN morfofisiologia 1 (Universidad Nacional Experimental Francisco de Miranda) Escanea para abrir en Studocu Studocu no está patrocinado ni avalado por ningún colegio o universidad. Descargado por Rafael Rangel *Saubade* ([email protected])  lOMoARcPSD|52367587 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 ARN (ácido desoxirribonucleico) (ácido ribonucleico) Azúcar Desoxirribosa Ribosa Bases Timina, Adenina, Guanina, Uracilo, Adenina, Citosina 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 Descargado por Rafael Rangel *Saubade* ([email protected])  lOMoARcPSD|52367587 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 Descargado por Rafael Rangel *Saubade* ([email protected])  lOMoARcPSD|52367587 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 Descargado por Rafael Rangel *Saubade* ([email protected])  lOMoARcPSD|52367587 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´. Descargado por Rafael Rangel *Saubade* ([email protected])  lOMoARcPSD|52367587 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 el proceso es más lento; traduce directamente a primero se transcribe aminoácidos 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 - Es funcional (no - Sufre en el nucleo el primario precisa maduración proceso de postranscripcional). maduración o - No porta restos en procesamiento sus extremos postranscripcional - Lleva: Resto metil- guanosinatrifosfato (5 ´) Resto poli-A (3´) Descargado por Rafael Rangel *Saubade* ([email protected])  lOMoARcPSD|52367587 Características Procariota Eucariota ARN polimerasas Hay un solo tipo de Hay tres polimerasas polimerasa (ARNr, ARNm, ARNt). Donde se produce Tanto transcripción Se realiza en el núcleo y como traducción se la traducción en el hace en el citosol citosol. ARNm Es policistrónico Es monocistrónico (codifica para varias (codifica para una sola cadenas polipedtídicas) cadena polipedtídica) Secuencia de Secuencia palindrómica Suele ser TTATT terminación ADN Está muy empaquetada Está también asociado a a diferencia de las histonas eucariotas Transcribir ADN Todo el ADN en Solo el ADN de la cualquier momento 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. Descargado por Rafael Rangel *Saubade* ([email protected])  lOMoARcPSD|52367587 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 Descargado por Rafael Rangel *Saubade* ([email protected])