Flujo de información en la célula Transcripción

Transcripción

1 Flujo de información en la célula Transcripción Proceso de síntesis de ARN dirigido por el ADN. Una hebra es copiada (hebra molde) Relacionado con expresión génica Algunas regiones que se transcriben no son traducidas a proteínas (ARNr, ARNt, ARNpn) Proceso similar a replicación 1 2 Diferencias con replicación: Uso de ribonucleótidos Uracilo por Timina Tipos de ARN Propiedades comunes: Todos son producidos por transcripción Todos cumplen un papel en la síntesis proteica Generalmente con estructuras secundarias y terciarias complejas Adición de nucleótidos por RNA Polimerasa Formación temporal de un duplex ADN-ARN El producto es de cadena simple 3 4

2 ARN celulares, abundancia y función Características de la transcripción 6 % 80% 10% 4 % La transcripción está fuertemente regulada. Apenas un 0.01% de los genes se está expresando en una célula eucariota en un momento dado. Dirigido por una ARN Polimerasa Una hebra de ADN sirve de molde La enzima no requiere cebador La enzima elonga una cadena en dirección 5`-3` Formación de enlace 3-5 fosfodiéster La síntesis sólo se inicia en secuencias específicas llamadas promotores Desenrrollamiento parcial del ADN 5 6 Nomenclatura transcripcional Una hebra de ADN sirve de molde (hebra molde) ARN polimerasa bacteriana Unica ARNPolimerasa bacteriana Multímero de varias subunidades subunidad σ70 se une a secuencias específicas en las posiciones 10 y 35 del promotor El transcripto es igual a la hebra codificante y complementario a la hebra molde la subunidad α queda en posición upstream (Sense) (Antisense) CCTTACTTACTGTTACGCCG GGAATGCCTGACAATGCGGC CCUUACUUACUGUUACGCCG las subunidades b y b se asocian con el sitio de inicio el sitio de inicio de la transcripción es +1 downstream = dirección de la transcripción 7 8

3 Promotores bacterianos Modelo de la ARN Polimerasa bacteriana El modelo muestra la interacción de la holoenzima con el promotor formando el complejo abierto. Hebra molde en gris 9 10 Transcripción en bacterias: iniciación El proceso de la transcripción 1. Reconimiento de la hebra molde Unión de la polimerasa al promotor (Formación de un complejo cerrado) Formación de una burbuja de ADN de cadena simple (complejo abierto) 2. Iniciación Síntesis de los primeros 9 o 10 nucleótidos Varios eventos abortivos, donde el ARN es liberado Pasado este punto (10 nucleótidos) se libera sigma y comienza la longación 11 12

4 Transcripción en bacterias: elongación Terminación transcripcional en bacterias Reconocimiento de señales particulares que indican donde terminar la síntesis La burbuja de transcripción se desestabiliza y colapsa liberándose el ARN Rho independiente bucle autocomplementario Rho dependiente proteína Rho se une al ARN Varios eventos abortivos, donde el ARN es liberado Pasado este punto (10 nucleótidos) se libera sigma y comienza la elongación Adición de nucleótidos al extremo 3 hidroxilo de la cadena creciente Diferencias entre la transcripción procariota y eucariota ARN polimerasas eucariotas ARNm policistrónico transcripción y traducción acopladas ARN Polimerasa única ARNm monocistrónico transcripción y procesamiento acoplados 3 ARN Polimerasas diferentes INCAPACES DE RECONOCER EL PROMOTOR Polimerasa localización genes transcritos inhibición por a-amanitina Pol I nucleolo ARNr insensible Pol II nucleoplasma ARNm, ARNpn muy sensible Pol III nucleoplasma ARNt, ARNr 5S sensible 15 16

5 La polimerasa II eucariota es similar a la bacteriana......aunque más compleja Proteínas ARN Polimerasas Factores de Transcripción Modificadores Transcripción en eucariotas Factores específicos Polimerasa II Factores generales Todas las polimerasas eucariotas necesitan Factores Transcripcionales basales para reconocer los promotores e iniciar la transcripción Iniciación en eucariotas Modificadores 19 Señales Promotores Potenciadores 20

6 Promotores regulados eucariotas Secuencias de reconocimiento específico para Factores de Transcripción Estructura modular Factores transcripcionales Proteínas de unión a sitios específicos de ADN Se asocian a Promotores y potenciadores Estructura modular: dominios de unión al ADN dominios de activación Los Factores Transcripcionales son proteínas de unión al ADN Reconocen secuencias específicas en promotores y potenciadores Se ensamblan cooperativamente sobre el ADN mediante interacciones proteína-proteína Potenciadores Activación de la Transcripción Potenciadores (enhancers) reguladores en cis Función a distancia Independientemente de orientación Sitios de union a factores de transcripción 23 24

7 Los factores de transcripción específicos colaboran en el ensamblado del complejo de iniciación Existen activadores, represores y mediadores Factores específicos colaboran para colocar los FBasales en el promotor y éstos posicionan las polimerasas La mayoría de los genes regulados por factores transcripcionales múltiples Los factores basales se ensamblan secuencialmente y posicionan la ARN polimerasa Elongación en eucariotas, el papel del CTD CTD- CARBOXI TERMINAL DOMAIN de la RNA Polimerasa II c/repetidos de 7 péptidos (26-52aa) Unicos a pol II Su fosforilación es esencial para la elongación La fosforilación depende de uno de los factores generales 27 28

8 PROCESAMIENTO DE ARN EN EUCARIOTAS El ciclo transcripcional eucariota Todo ARN se procesa. Los ARNr se transcriben juntos y por corte se generan fragmentos menores. Los ARNt se procesan y sufren modificaciones de bases. Los ARNm sufren 4 tipos de modificaciones: - Capping. -Cola poli A. - Corte y empalme de intrones (Splicing) -Editing Transcripción Y Procesamiento de ARNr Genes dispuestos en tándem: aproximadamente 200 copias de genes de ARNr en Genoma Humano (Cromosomas con satélites). En interfase se ven como Nucleolos: zonas de transcripción y unión a proteínas ribosómicas. Unidad Transcripcional Ribosomal Transcriptos como un gran precursor policistrónico de nt (ARNr 45S). Los transcriptos son metilados Procesados secuencialmente (degradación de las secuencias intermedias) 31 32

9 Transcripción y Procesamiento del ARNt Transcriptos como mono o policistrónicos Los transcriptos son procesados secuencialmente Formación del trébol Degradación de extremos y adición de brazo aceptor CCA Eliminación de intrones Modificación de bases Modificaciones de bases en el ARNt Procesamiento de los ARN mensajeros Capping Estructura de la Caperuza

10 Poliadenilación en extremo 3 El mecanismo de la Poliadenilación Proceso secuencial dependiente de : Reconocimiento de secuencias en el transcripto Interacción ARN-proteinas específicas Interacción proteína-proteína Corte y empalme (splicing( splicing) ) de intrones y exones Hibridación ADN-ARN ARN el gen de la ovoalbúmina 39 40

11 El proceso de corte y empalme Tipos de intrones Ensamblado secuencial de partículas riboproteicas (SNURPs) Apareamiento de bases con el mrna Corte y empalme Liberación del intrón U1 snrnp U2 snrnp GU intron A AG Pre mrna U4, U6, U5 snrnp Salida del intron Ligacion de los exones Reconocimiento de señales de procesamiento El spliceosoma Estructura riboproteica encargada del procesamiento de los intrones Apareamiento de bases del ARN precursor con el ARN del SNURP Ensamblado secuencial de partículas riboproteicas (SNURPs) 43 44

12 El splicing consiste en dos transesterificaciones sucesivas Ribozimas ARN que elimina sus propios intrones ARN que elimina intrones de otros ARN ARN que cataliza su propia replicación TIPO I Algunos genes de ARNr Estructura terciaria de un intron tipo I de un ARN de Tetrahymena que se autoelimina del resto del ARN TIPO II Mitocondria y cloroplastos Una visión moderna de la expresión génica 47