Unidad 4 Transcripción Estoma PDF

TRANSCRIPCION Y PROCESAMIENTO POST- TRANSCRIPCIONAL  TRANSCRIPCIÓN ❑ La transcripción consiste en la síntesis de una molécula de ARN (mensajero, ribosomal o de transferencia) tomando como molde un segmento de ADN. Diferencias entre replicación y transcri...

TRANSCRIPCION Y PROCESAMIENTO POST- TRANSCRIPCIONAL  TRANSCRIPCIÓN ❑ La transcripción consiste en la síntesis de una molécula de ARN (mensajero, ribosomal o de transferencia) tomando como molde un segmento de ADN. Diferencias entre replicación y transcripción: Replicación Transcripción ▪ Se toma como molde ▪ Se toma como molde un una molécula de ADN fragmento de ADN ▪ Se sintetiza una ▪ Se sintetiza una molécula de ADN molécula de ARN ▪ Se duplica totalmente la ▪ Se copia solo un molécula de ADN; es un fragmento discreto de proceso de todo o nada. una molécula de ADN.  ¿Cuáles genes se transcriben y cuándo? En el proceso de transcripción no se copian todos los genes de una célula; solo aquellos que se necesitan en un momento dado, bajo condiciones determinadas. Incluso hay genes que se transcriben en algunas células, mientras en otras no; o solo durante el desarrollo embrionario, y no en la etapa adulta. Por ejemplo, solo en las células β de los islotes de Langerhans del páncreas se transcribe el gen de la insulina. ¿Cuáles genes se transcriben y cuándo?  Transcripción en procariontes Transcripción en eucariontas  Orientación y numeración de las cadenas. A la posición del nucleótido por convenio, su orientación es la del sentido de transcripción. El sitio de inicio de la transcripción se numera como +1, y las bases que están hacia la dirección de la transcripción siguen la numeración positiva y de dice que están en dirección downstream, mientras que las bases que están el la dirección opuesta a la transcripción siguen una numeración negativa y se dice que son upstream.  Upstream - Downstream -50 -25 -1 +25 +50 A UG +1 Upstream Downstream  Solo se transcribe una sola hebra por vez. La cadena sentido es aquella que contiene el mensaje “original”, por lo tanto, su cadena complementaria se utiliza como molde para crear una molécula de ARN idéntica a la cadena sentido.  Proceso asimétrico, genes solapantes. No es simultanea Solo se transcribe donde sea activada la expresión.  La enzima clave es la ARN polimerasa Holoenzima de unos 500 kDa formada por 5 clases de subunidades: ´ Polimeriza en sentido 5´-3´ No necesitan cebadores. Es procesativa: no abandona el molde de ADN hasta la terminación ω (11 velocidad media de unos 50 kD) nucleótidos por segundo, se sin cometan errores en una función proporción de uno por cada 104 o conocida 105 ribonucleótidos incorporados.   Un sólo tipo de RNA polimerasa para todos los tipos de ARN Subunidad Mr (kD) n Función  36.5 2 Interacción con proteínas reguladoras y promotores  151 1 Iniciación y elongación. Enlaces fosfodiester ’ 155 1 Unión al DNA  11 1 Desconocida  70 1 Reconocimiento del promotor  El punto de inicio viene “señalado” en el ADN por unas secuencias concretas denominadas promotores. El promotor es la región de un gen que interactúa con la ARN polimerasa y por lo tanto define cuando y en que circunstancias se expresa un gen ( se “enciende”). Los factores de transcripción que son activadores, promueven la transcripción de un gen. Los represores disminuyen la transcripción.  Promotores Promotores fuertes: son ricos en A/T; es mas frecuente su transcripción, por lo que generan una mayor cantidad de transcritos. regulables Promotores débiles: Son ricos en G/C; su transcripción es menos frecuente, así que producen menos transcritos con menos frecuencia Promotores constitutivos: son aquellos que se encuentran permanentemente encendidos. Se presentan en genomas virales o como resultado de mutaciones.  La mayoría de los promotores presentan dos secuencias características y altamente conservadas: Secuencia consenso – 10. También se le conoce como caja Pribnow. Su secuencia de nucleótidos es (5’)TATAAT(3’) Secuencia consenso – 35. Su secuencia de nucleótidos es (5’)TTGACA(3’)  EL factor sigma es el responsable de la fuerte unión entre promotor y ARN polimerasa. El factor sigma es quien reconoce las secuencias promotoras y es el responsable de la fuerte unión entre el promotor y la ARN polimerasa. El factor predominante es el factor σ70, conocido como housekeeper.  Proteínas reguladoras de la transcripción Un factor de transcripción típico se une al ADN en cierta secuencia objetivo. Una vez unido, el factor de transcripción hace que sea más fácil, o bien más difícil, que la ARN polimerasa se una al promotor del gen. Activadores Algunos factores de transcripción activan la transcripción. Por ejemplo, pueden ayudar a que los factores generales de transcripción y/o la ARN polimerasa se unan al promotor.  Proteínas reguladoras de la transcripción Represores Otros factores de transcripción reprimen la transcripción. Esta represión puede funcionar de varias formas. Como ejemplo, un represor puede estorbar a los factores basales de transcripción o a la ARN polimerasa, de manera que no puedan unirse al promotor e iniciar la transcripción.  Proteínas reguladoras de la transcripción Potenciadores (enhancers). Son secuencias que están muy lejos, a muchos pares de bases, del gen sobre el cual tienen influencia; pero al plegarse la molécula de ADN, quedan físicamente cercanos al gen. Ejercen atracción sobre la ARN polimerasa e interactúan con proteínas activadoras. LA TRANSCRIPCIÓN TIENE 3 FASES: -Iniciación: tiene lugar en secuencias promotoras o promotores. -Elongación: ARN polimerasa -Terminación: Independiente dependiente  INICIACIÓN La subunidad sigma de la ARN polimerasa reconoce y se une a las secuencias promotoras, En muchas ocasiones intervienen factores de iniciación. El ADN se desenrolla en el sitio de inicio de la transcripción, y comienzan a incorporarse de manera lenta algunos ribonucleótidos (alrededor de 6-10). Se efectúa en dirección 5´-> 3´  Proteína activadora Caja TATA Potenciador (sitios de Unión de factores Inicio de unión para proteínas generales de transcripción activadoras) transcripción y RNA polimerasa En eucariotas, además de la región promotora existen otras Proteína activadora regiones intensificadoras Factores (enhancers) que participan generales de también en la iniciación. transcripción Las secuencias intesificadoras no tienen una localización precisa respecto al sitio de iniciación. INICIO DE LA TRANSCRIPCIÓN Pueden ejercer su efecto sobre promotores situados a miles de pares de bases de distancia.  INICIACIÓN 1.Unión débil de la ARN polimerasa al ADN y desplazamiento por el ADN en búsqueda de promotores. 2.Detección de las secuencias –35 y –10 (subunidad ). 3.La ARN polimerasa comienza a separar las dos hélices por la región -10 (rica en pares AT). El desenrollamiento implica a 17 bases. 1.Inicio de la transcripción: 2.La subunidad  se une a secuencias reguladoras. -La subunidad  se une a los ribonucleótidos trifosfatos y forma enlaces fosfodiésteres. -La subunidad ´se une al molde de ADN. -Tras la polimerización de 6-10 nucleótidos la subunidad  se separa de la holoenzima y va en busca de nuevos promotores, mientras que el núcleo de la polimerasa sigue añadiendo nucleótidos.  ELONGACIÓN La elongación comienza tras la formación del primer enlace fosfodiéster. Tras la polimerización de 6-10 nucleótidos la subunidad  se separa de la holoenzima. Despeje del promotor La BURBUJA DE TRANSCRIPCIÓN (ARN polimerasa, ADN molde y ARN naciente), se desplaza a lo largo de la molécula de ADN. La longitud del híbrido ADN- ARN y del ADN desenrollado permanecen constantes a medida que la burbuja avanza La molécula de ADN debe de ir desenrollándose por delante de la burbuja y enrollándose por detrás. Catalizado por la topoisomerasa II (DNA girasa).  TERMINACIÓN - Se paraliza la formación de enlaces fosfodiésteres. - Se separa el híbrido ARN-ADN. - Se rebobina el ADN y se libera la ARN polimerasa. ¿ Cómo ocurre la terminación de la transcripción ? Se han caracterizado secuencias de terminación que indican a la polimerasa donde detenerse. En otros casos no esta tan clara la señal hasta el momento. Dos formas diferentes según sea o no dependiente del factor proteico rho  TERMINACIÓN A: Terminación independiente de rho () Existen secuencias de parada en el ADN: Región palindrómica rica en GC que precede a otra rica en AT. Molde de DNA RNA trascrito El transcrito forma una estructura en horquilla (debido a la complementariedad de bases en la región palindrómica), seguida de una cola de poli U actúa como señal para la separación de la ARN polimerasa y terminación de la trascripción Impide físicamente que la ARN polimerasa siga avanzando  TERMINACIÓN A: Terminación dependiente de rho () El factor rho tiene una estructura hexamérica y actividad ATPasa Unión de rho al ARN Unión a una secuencia de 72 nucleótidos (12 por subunidad) y se activa. La actividad ATPasa permite su desplazamiento a lo Debilita la interacción largo de la hebra de entre el molde y el ARN transcrito provocando su separación  TERMINACIÓN A: Terminación dependiente de rho () a) Dependientes de Rho. Necesitan a la proteína Rho para inducir la terminación. La proteína Rho se une al ARN monocatenario conforme es sintetizado, y es capaz de reconocer secuencias específicas.  Modificaciones Postranscripcionales (Procesamiento del ARN) eucaiontes Los ARNm procariontes no requieren de ninguna modificación y, como se reviso anteriormente, incluso son traducidos antes de terminar de ser sintetizados. En las células eucarióticas las modificaciones postranscripcionales son procesos que facilitan la generación de ácido ribonucleico (ARN) maduro y funcional. El RNA inmaduro se le conoce como transcrito primario o como ARN heterocuclear. Antes de pasar al citoplasma debe sufrir una serie de modificaciones: El transcrito sintetizado del pre-ARNm (o ARNhn) se procesa antes de salir del núcleo. Adición de la caperuza 5' Adición de la cola de poli-A 3' Empalme Adición de la Caperuza 5' y la Cola de Poli-A 3' Caperuza 5’ La 7-metilguanosina (residuo de guanilo metilado) se añade al extremo 5' del ARNhn a través de: Eliminación del grupo fosfato líder en la terminal 5' por la ARN trifosfatasa Transferencia del guanosin trifosfato (GTP, por sus siglas en inglés) por la guanilil transferasa Metilación de la guanina por la metiltransferasa Funciones: Evita la degradación de la exonucleasa Secuencia de reconocimiento para la traducción Adición de la Caperuza 5' y la Cola de Poli-A 3' Cola de Poli-A 3’ En el extremo final del gen se encuentran secuencias llamadas señales de poli-A. Las cuales son reconocidas por un conjunto de proteínas CPSF ( por sus siglas en ingles, factor de especificidad de poliadenilacion) Escisión de unos 20 nucleótidos a partir de una secuencia de reconocimiento de AAUAA Adición (y extensión de hasta 250 nucleótidos) de la cola de poli-A por la poli-A polimerasa Función: Evita la degradación en el citosol por las 3′ exoribonucleasas Estabiliza el ARNm Determina la vida media, cada evento de traducción disminuye Procesamiento de intrones Los intrones son secuencias no codificantes que interrumpen a las secuencias codificantes (Exones) que forman parte de un gen. Los genes eucarióticos pueden medir entre 10 y 100,000 pb. Los exones miden en promedio 150pb. El proceso mediante el cual se eliminan los intrones se conoce como remoción o procesamiento de intrones, empalme o splicing. El heterogéneo nuclear (pre-ARNm) contiene: Secciones codificantes llamadas exones (secuencias expresadas) Secciones no codificantes llamadas intrones (secuencias intermedias) El ARNhn necesita ser procesado (empalme) para producir el ARNm que lleva las secuencias codificantes adecuadas. Procesamiento de intrones, empalme o splicing Los genes eucariontes pueden presentar desde uno hasta 363 intrones. Cada intrón pueden medir entre 10 y 100,000 pb, mientras que los exones en promedio tienen 150 pb. Alberts, 2002  Empalme Eliminación de los intrones del ARNhn/pre-ARNm, mientras se unen los exones para formar el ARNm maduro En el proceso intervienen el ARNhn y otros componentes adicionales: Ribonucleoproteínas nucleares pequeñas (que están formadas por ARN nuclear pequeño (ARNnp) y proteínas) Mecanismo: 1.- Las ribonucleoproteínas nucleares pequeñas reconocen los sitios de empalme y el sitio de ramificación debido a las secuencias de bases en el ARNhn. El ARNhn, las ribonucleoproteínas nucleares pequeñas se combinan para formar el espliceosoma. 2.- El complejo del espliceosoma realiza un corte en el sitio de empalme del donador 5’. 3.- El extremo 5' del intrón, ahora libre, se une al sitio de ramificación, formando una estructura de bucle o lazo. 4.- Se reconoce el sitio de empalme 3', y el segundo corte se produce allí. A continuación se libera el lazo, y los 2 exones se unen para formar el ARN maduro  Splicing alternativo Actividad en Aula Virtual en equipos de 3 personas