Organización de los genes de rrna

Transcripción

1 Transcripción y Procesamiento de rrna y trna

2 Los rrnas se encuentran altamente conservados rrna Procarionte Organización de los genes de rrna 5 ETS 16S ITS trna 23S 5S 3 ETS rrna Eucarionte NRPA! 5 ETS ITS1 ITS2 3 ETS 18S 5.8S 25S / 28S NRPC! 3 ETS 5S ETS: External transcribed spacer ITS: Internal Transcribed spacer Nat Rev. Mol. Cell Biol. 2:7:514-20

3 Transcripción por RNA polimerasa I Organización de repetidas en tandem (DNA) Unidad transcripcional (DNA) Transcrito precursor (45S) rrna maduros

4 Procesamiento POST-transcripcional de rrna 30S 16S trna 23S 5S PROCARIONTES Exonucleasa= Endonucleasa= 16S trna 23S 5S Nat Rev. Mol. Cell Biol. 2:7:514-20; WIREs RNA 2015, 6:225 24

5 Procesamiento POST-transcripcional derrna rrna Eucariontes Procesamiento post-transcripcional de S. cerevisiae 18S 35S 5.8S Mamíferos EUCARIONTES 25S 5.8S 18S 47S 28S 45S 33S 41S 20S 27S 32.5S 21S 32S 26S 12S NÚCLEO CITOPLASMA 18S 6S 5.8S 25.5S 25S 28.5S 18S 18S 6S 5.8S 28S

6 Procesamiento POST-transcripcional de rrna Participación de RNAs pequeños nucleolares (snornas) para las modificaciones químicas de bases procesamiento. Box D Box C Box C C/D box snorna Box D H/ACA snorna 5 3 ψ ψ 3 rrna Box H ANANNA Box ACA ACA 3 CH 3 CH 3 3 rrna rrna 5 5 3

7 En eucariontes el procesamiento de rrna y ensamble de ribosomas ocurre en el núcleo Pol I NUCLEOLO Cluster de rdna Transcripción Pre-rRNA 47S Pol III 5S Pol II snorna Proteínas ribosomales (RPs) y Factores de ensamblaje (AFs) 18S 18S 5.8S 5.8S 28S 28S Procesamiento rrna 5S snorna Modificación m 7 Gcap AA n Ensamblado CITOPLASMA Pre-40S Pre-60S Transporte RanGTP RanGTP NUCLEOPLASMA Pre-40S Pre-60S Modificado de doi: /nsmb.2939

8 Conservación de la secuencia y esructura secundaria de rrna a lo largo de la evolución rrna%16s rrna%16s rrna%18s Eubacteria Arqueobacteria Eucarionte

9 rrna%23s rrna%25s

10 Composición de Ribosoma los ribosomas Eucarionte procarionte y Procarionte y eucarionte En el ribosoma ocurre la síntesis de proteínas Los procariontes tienen un ribosoma 70S Formado por 2 subunidades: - Grande (mayor) de 50S - Pequeña (menor) de 30S 70S 50S 30S - rrna 23S - rrna 5S - 34 proteínas - rrna 16S - 21 proteínas Los Eucariontes tienen un ribosoma 80S Formado por 2 subunidades: - Grande (mayor) de 60S - Pequeña (menor) de 40S 80S 60S 40S - rrna 25/28S - rrna 5.8S - rrna 5S - ~49 proteínas - rrna 18S - ~33 proteínas

11 La estructura de los ribosomas es muy parecida entre procariontes y eucariontes. El tamaño de los rrnas y el número de proteínas en las subunidades ribosomales varía entre procariontes y eucariontes. Por qué?

12 Transcripción de trna por RNA pol III Los promotores de Clase III (RNA pol III) se distinguen por ubicarse dentro de la región que se transcribe (entre +41 y +87) Unidades transcripcionales de trnas y rrna 5S, otros snrnas El complejo de RNA pol III es el mas grande y pesa 700 kda

13 Procesamiento POST-transcripcional del trna 1. Extremo 5 : Corte por RNasa P (RIBOZIMA) 2. Extremo 3 : Corte por RNasa D (proteína) y adición de CCA 3. Remoción de intrón 4. Modificación de bases

14 trna maduro: estructura de trébol ribonucleopdos. ConPene bases modificadas. Brazo aceptor Brazo TψC Brazo Variable Brazo D Brazo an(codón

15 Plegamiento espacial del ARNt El ARNt se pliega sobre sí mismo para adoptar una estructura 3 con forma de L inverpda. En un extremo queda el brazo aceptor y en otro el brazo anpcodón.

16 Bases modificadas que que se encuentran se encuentran los en ARNt los trna Bases normales Bases modificadas Uridina Ribotimidina (T) Dihidrohuridina (D) Pseudouridina ( ) 4-Tiouridina Citidina 3-metilcitidina 5-metilcitidina Adenosina Inosina Metiladenosina Isopentiladenosina Guanosina 7-metilguanosina Queuosina (Q) Wyosina (Y)

17 Alrededor del 12% de los residuos de trnas sufren modificaciones (aprox 8 modificaciones por trna. Se han identificado más de 100 modificaciones diferentes Posición Modificación en trna Función 9 m 1 G Plegamiento de trna 54 m 5 U y rt Estabilidad de trna 1, 29, 30, 35, 36 Ψ Desconocida 64 2ʹ-O-ribosyladenosine Discriminación entre trna Met iniciador y elongador 16, 17 y 47 D Desconocida Modificado de doi: /nrg3861

18 Función del trna en traducción: intérprete AA específico (Aminoácido) mrna XYZ El AA debe ser adaptado para reconocer el codón XYZ Solución: El RNA de transferencia como Adaptador a) Apareamiento de bases con el codón Interacción Codón Anticodón b) Reconocimiento específico

19 El código genético Tres letras: un aminoácido Cuatro letras en total, ordenadas en tripletes: 64 posibilidades A U C G U C U U A C A U El Código Genético No es sobrelapado Tres bases codifican Un aminoácido

20 El Código Genético permite la traducción fidedigna de ARN a las Proteína bases por identificando tripletes para las incorporar bases por cada tripletes aminoácido para incorporar cada aminoácido No polar Aromáticos G U C A A G C U A G C U G G A A C U G A C U G A C U G A C U G A C U G A C U G A C U U C U C A U G C G G A A G U C A G U C U C A C U A C U G A G U C A G U C A G C U A G Polar sin carga Polar carga + Polar carga - Modificado;de;doi: /nchembio847

21 El código genético es degenerado: Hay 64 posibles combinaciones de tripletes, pero solo 20 aminoácidos; Más de un triplete por aminoácido El código genético NO es ambiguo: Un triplete solo puede significar un aminoácido

22 Interacción codón-anticodón Interacción codón-anticodón Las cadenas que interaccionan son ANTIPARALELAS trna La 3ª posición del CODON puede no aparear (hipótesis del bamboleo ) Las bacterias tienen 31 diferentes trna Los eucariontes tienen 48 Anticodón Base en codón en posición de bamboleo U Posibles bases en anticodón A, G o I Base en codón en posición de bamboleo U Posibles bases en anticodón A, G o I Posición de bamboleo 3 C G o I C G o I A G U o I C o U A G U G Codón mrna

23 El carboxilo del aminoácido forma un enlace ester con la ribosa 3 del tarn

24 Aminoacilación del trna por AARS 1ATP 1. Formación de aminoacil-adenilato 2. Síntesis de aminoacil-trna Activación del aminoácido antes de su unión al trna. Esta activación se realiza por la aminoacil trna sintetasa (AARS) y ATP para dar lugar a un Aminoacil Adenilato (aminoacil AMP)

25 Las AARS son específicas para cada aminoácido Fidelidad del código genético!

26 Las AARS tienen dos mecanismos de corrección: para el aminoácido y para el ARNt Este mecanismo de edición reduce los errores a 1 por cada 40,000 aminoacilaciones

27 Cómo dsicriminar entre aminoácidos similares? Val Ile Leu = VIL Aminóacidos de cadena ramificada (Branched Chain Aminoacids; BCAA) Son muy frecuentes en todas las proteínas, se utilizan como suplemento alimenticio

28 Aminoácidos similares pasan por un doble filtro El sitio de edición es más pequeño que el catalítico Sitio Catalítico Sitio de edición Isoleucil trna sintetasa Leu es demasiado grande para el sitio activo de síntesis Leu Garantiza la fidelidad del código genético Ile cabe en el sitio de síntesis pero no en el de edición Ile Val cabe en el sitio de síntesis y en el de edición por lo que es eliminado Val

29 Hay dos clases de AARS II I Clase I: aminoacila primero el 2 OH y luego transesterifica al 3 OH de la ribosa Clase II: aminoacila directamente el 3 OH de la ribosa

30 Si la secuencia del mrna se lee por tripletes existen tres posibles marcos de lectura. Cómo saber cuál de los tres es el correcto? Se define por el codón de inicio AUG!

31 Marco abierto de lectura (ORF; open reading frame) Policistrónico (varios ORFs) Monocistrónico (1 ORF)

32 Tenemos la siguiente secuencia de DNA en la que se señala el sitio de inicio de la transcripción (Inr) y la dirección (de izquierda a derecha). Inr 5 CAACGATGCCATCAGAGCCCAGGACGTGATTTAA 3! 3 GTTGCTACGGTAGTCTCGGGTCCTGCACTAAATT 5! C a) Escribe la secuencia de mrna transcrita indicando los extremos 5 y 3. b) Ubica el sitio donde comienzan a leerse los tripletes de codones y deduce la secuencia de aminoácidos de la proteína que se traduce. Señala los extremos amino (NH2) y carboxilo (COOH) de la proteína. c) Si se produce una mutación por inserción de C en el sitio indicado con la flecha roja, Cuál será la secuencia de aminoácidos?