Tema 5. Transcripcion. Síntesis de RNA PDF

Tema 5. Transcripción. Síntesis de RNA ¿Qué vamos a ver? - Transcripción y dogma central de la Biología Molecular - RNA polimerasa. Subunidades y función del complejo procariota - Proceso global de la transcripción. Iniciación, elongación, terminación - Diferencia entre la transcripción proca...

Tema 5. Transcripción. Síntesis de RNA ¿Qué vamos a ver? - Transcripción y dogma central de la Biología Molecular - RNA polimerasa. Subunidades y función del complejo procariota - Proceso global de la transcripción. Iniciación, elongación, terminación - Diferencia entre la transcripción procariota y eucariota La transcripción - La transcripción consiste en la síntesis de RNA a partir de una región del DNA - El fragmento de DNA que se usa durante la transcripción se denomina gen - El producto de un gen es una molécula de RNA o transcrito - Algunos transcritos (no todos) serán usados para la síntesis de polipéptidos durante el proceso de traducción La transcripción y el dogma central de la Biología Molecular Maduración proteica! Proteína La transcripción, es parte esencial de lo que se conoce como el dogma central de la biología molecular (Francis Crick, 1958): Describe el flujo de la información genética almacenada en los genomas (normalmente DNA) hasta las proteínas La RNA polimerasa es la enzima que sintetiza RNA La RNA polimerasa cataliza la síntesis de RNA en una reacción similar a la DNA polimerasa Cadena codificante o sentido Cadena molde o antisentido - Utiliza una cadena de DNA molde para sintetizar una cadena de RNA complementaria - Utiliza ribonucleótidos trifosfato como sustrato - Sintetiza en sentido 5´-3´ - Establece enlaces fosfodiéster 3´-5´ entre los ribonucleótidos - No necesita un cebador - Sigue la regla de complementariedad de bases, solo que en el RNA se sustituye T por U, por lo que en realidad se sigue la regla AU, G/C La RNA polimerasa es la enzima que sintetiza RNA La RNA polimerasa tiene actividad correctora 3’!5’ Es capaz de reconocer apareamientos incorrectos y eliminarlos 1 error por cada 104-105 nuleótidos incorporados Mucho mayor que la DNA polimerasa (1 cada 100 millones) RNA es : • Molécula temporal (vida media corta) • No heredable • Muchas moléculas por gen Transcripción en procariotas “Upstream” Cadena codificante Promotor “Downstream” Región codificante de RNA DNA Cadena molde Transcrito de RNA Sitio de inicio de la transcripción Terminador Sitio de terminación de la transcripción Transcripción en procariotas. Promotores Punto&de&inicio&de&la&transcripción& Promotor& - Los promotores son las secuencias de un gen reconocidas por la RNA polimerasa y otros factores de transcripción - Localizados siempre corriente arriba (upstream) del punto de inicio de la transcripción Posibilitan el inicio de la transcripción y señalan el punto exacto donde esta debe comenzar (punto de inicio de la transcripción) que es el primer nucleótido de DNA que se usa como molde para el RNA. Son de tamaño variable. Tienen con zonas muy conservadas e imprescindibles: elementos basales del promotor En procariotas hay dos elementos basales. - Caja TATA, caja TATAAT, caja -10, o caja Pribnow. Posición aprox. de -10. Secuencia consenso TATAAT - Caja -35. Posición aprox. de -35. Secuencia consenso TTGACA RNA polimerasa de procariotas α: ensamblaje y unión al DNA β: Actividad catalítica β': Unión al DNA ω: ensamblaje NusA& σ: Reconocimiento del promotor (cajas -10 y -35) - La RNA polimerasa bacteriana está formada por 5 subunidades (2α, β, β´ y 1 ω) - Además, para poder reconocer los promotores necesita interaccionar con otra proteína diferente llamada Factor Sigma - Las 6 unidades forman una holoenzima (enzima completa y activa) - Una vez iniciada la transcripción el factor sigma es liberado y no participa en las fases de elongación y terminación de la transcripción - Durante la elongación el factor sigma es reemplazado por la proteína NusA RNA polimerasa de procariotas. Factor sigma (σ) Existen diferentes factores sigma que posibilitan que la RNA polimerasa reconozca diferentes promotores Diferentes factores sigma modifican la afinidad de la RNA polimerasa por un promotor - El factor sigma 70 es considerado el estándar y presente en la mayoría de promotores - Los factores 32, 54 y 28 (por ejemplo) reconocen genes que se inducen frente a diferentes factores ambientales Los factores sigma, desempeñan funciones similares a las que tienen ciertos factores de transcripción en eucariotas Proceso de transcripción. Iniciación - La RNA polimerasa (con el factor sigma) recorre el DNA. Existe una unión débil entre DNA y holoenzima. Se habla de complejo cerrado - Cuando el factor sigma reconoce los elementos -10 y -35 del promotor simultáneamente ocurre una unión mucho más fuerte (gracias a que una estructura de doble hélice α presente en la estructura del factor sigma) - En este puto ocurre la separación de la doble hebra de DNA justo en el punto de la caja TATAAT (rica en A y T y más fácil de separar). Se forma el complejo abierto - La RNA polimerasa sintetiza un pequeño fragmento de RNA, se libera el factor sigma, y la RNA polimerasa se desplaza a lo largo del DNA sintetizando el RNA. Esto es la burbuja de replicación Proceso de transcripción. Elongación Burbuja replicación (≈ 17n) (8611&n)! - La burbuja de replicación es de unos 17 nucleótidos. - Conforme la RNA pol se desplaza a lo largo del gen se van separando la doble cadena de DNA (burbuja de transcripción) y cerrándose tras su paso. - Dentro de esta burbuja se forma un hibrido de RNA-DNA entre la cadena molde del DNA y el RNA en formación de unos 8-11 nucleótidos. La velocidad de transcripción es de unos 43 nucleótidos por segundo - Este hibrido (unido por puentes de hidrógeno) es fundamental para que la RNA pol permanezca unida al DNA. Proceso de transcripción. Terminación (dependiente de ρ) En procariotas existen dos tipos de mecanismos para la terminación de la transcripción: dependiente de ρ (rho) e independiente de ρ - Corriente arriba (Upstream) del terminador existe una secuencia en el DNA llamada rut (rho utilization site). - Cuando esta secuencia se transcribe a RNA, la proteína ρ la reconoce y se une al RNA, y lo recorre en sentido 5´-3 ´ por detrás de la RNA pol - Cuando la RNA pol transcribe el terminador (rico en GC), el RNA adopta una estructura secundaria en forma de bucle que interacciona con la RNA pol y la frena - La proteína ρ alcanza a la RNA pol y llega hasta el hibrido RNA-DNA de la burbuja de replicación al cual desestabiliza rompiendo los puentes de hidrógeno (ρ tiene actividad helicasa) - Esto provoca la separación de la RNA pol del DNA Proceso de transcripción. Terminación (independiente de ρ) 5´& 3´& 1. Si:o&Poli&A& DNA& Región&rica&en&GC& 5´& En este caso el terminador está compuesto por dos tipos de secuencias: RNAm& Una región rica en GC similar al mecanismo anterior que provoca la formación de un bucle que se asocia con la RNA pol y la frena. La proteína NusA participa en este proceso 2. Una región rica en A corriente abajo. Cuando la región rica en A se transcribe resulta en una secuencia rica en U. bucle& - El bucle de la secuencia rica en GC provoca que la RNA pol se frene justo cuando está transcribiendo la región rica en A. Se forma un hibrido RNA-DNA en la burbuja de replicación rico en A/U - Este hibrido RNA-DNA formado en la burbuja de replicación es muy lábil, lo que resulta en su separación espontánea y la liberación de la RNA pol Diferencias entre la transcripción procariota y eucariota En eucariotas hay 3 RNA polimerasas ! 1 RNA polimerasa en procariotas Cada una de ellas se especializa en transcribir diferentes tipos de genes RNA pol I: fundamentalmente actúa sobre los genes que codifican RNA ribosómico RNA pol II: fundamentalmente actúa sobre los genes estructurales. Da origen al mRNA que posteriormente se utilizará para la síntesis de polipéptidos RNA pol III: fundamentalmente actúa sobre los genes que codifican RNA transferente (tRNA) y rRNA Diferencias entre la transcripción procariota y eucariota La estructura génica y la maduración de los RNA es diferente en procariotas y eucariotas Transcripción 5’UTR 5’UTR - Eliminación de intrones Traducción 3’UTR 3’UTR Eliminación de intrones: (splicing o ayuste) Caperuza 5’: adición de una metil-G mediante enlace 5’-5’ (puente trifosfato) en el extremo 5’ del RNA Cola de poli(A): adición de varias A en el extremo 3’ del RNA Diferencias entre la transcripción procariota y eucariota Los genes procariotas se suelen agrupar en operones (bajo el mismo promotor y secuencias reguladoras dando lugar a mRNA con más de un gen (policistrónicos). Mientras que los genes procariotas dan lugar a mRNA monocistrónicos Bibliografía