El dogma central Distintos tipos de ARN en el citoplasma La principal función de los genes es la manufactura de proteinas. La hipótesis de la secuencia : El orden de las bases en una porcion del ADN representa un codigo para una secuencia de aminoacidos especifica. El problema del código : Si la secuencia codifica una proteína, con 4 nucleótidos y 20 Aa el código mas simple debe ser de tripletes. El ARN se sintetiza en el núcleo y migra al citoplasma 1953-55 55 Paul Zamecnik Mahlon Hoagland Primer sistema in vitro de síntesis de proteínas Descubren los ribosomas y los ARN de transferencia (adaptadores) El Dogma Central : La informacion se transmite del ADN a un intermediario de ARN y de éste a proteínas, pero la información no se puede trasmitir de proteínas a ADN. 1 2 Propiedades comunes: Todos son producidos por transcripción Todos cumplen un papel en la síntesis proteica Generalmente con estructuras secundarias y terciarias complejas Transcripción : síntesis s de ARN 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 Una hebra de ADN sirve de molde (hebra molde) El transcripto es igual a la hebra codificante y complementario a la hebra molde (Sense) Nomenclatura transcripcional CCTTACTTACTGTTACGCCG GGAATGCCTGACAATGCGGC DEFINICION MOLECULAR Un gen es una secuencia de nucleótidos que contiene la información necesaria para la síntesis de un polipéptido o un ARN funcional. Se incluyen en esta definición operacional, la secuencia codificante del gen y las secuencias señai adyacentes que indican el comienzo y fin de la unidad transcripcional. Que es un gen? (Antisense) CCUUACUUACUGUUACGCCG En procariotas y eucariotas la estructura de los genes es levemente diferente. 6 1
La maduración n de los transcriptos en eucariotas Previo a salir al citoplasma se eliminan los intrones Proceso preciso dirigido por apareamientos de base con ARN particulares que reconocen las uniones exón-intrón Reglas de síntesis s de moléculas informativas Acidos nucleicos y proteínas Formados por un número limitado de subunidades Las unidades son agregadas secuencialmente formando cadenas lineales Cada cadena tiene un punto de inicio, avanza en una única dirección y tiene un punto de finalización Cada proceso de sintesis depende de apareamientos de bases e interacciones acidos nucleicos-proteína Los productos de la síntesis primaria son modificados previamente a cumplir su función 7 8 SINTESIS DE PROTEINAS La síntesis proteica ocurre de modo semejante en todas las células El DNA porta la información para la síntesis proteica en una secuencia de nucleótidos El RNA transporta la información al citoplasma donde ocurre la síntesis proteica Tres tipos de RNA desempeñan un papel cooperativo: mrnatransportador de la información rrna asociado a proteínas forma el ribosoma trna portadores de aminoácidos, lectores del mensaje El orden de los aminoácidos en la cadena proteica (secuencia) está determinado por la secuencia (orden) de nucleótidos. El orden de los aminoácidos en la cadena proteica (secuencia) determina la función de la nueva proteína. Es necesario un código bilingüe para pasar la información de la secuencia de bases a aminoácidos (código genético) Reconocimiento codón-anticod anticodón CODIGO GENETICO UNIVERSAL EN TRIPLETES NO SOLAPADO REDUNDANTE NO AMBIGUO DEGENERADO trna como adapatador reconocimiento codón-anticodón codones sinónimos pueden ser leídos por un mismo anticodón 11 2
Iniciación traduccional Reunir los elementos necesarios Reconocer el sitio de inicio (AUG) Proveer sitios para que se inicie la elongación Elongación Agregado secuencial de Aa por una actividad peptidil transferasa Traslocación Requerimientos P A mrna trna met met codón de de iniciación 2 subunidades ribosomales Factores de de iniciación GTP, Mg Mg 2+ 2+ P A Requerimientos Ribosoma completo (complejo de de iniciacion) Aa-tRNAs especificados por porcada cadacodón codón Factores de de elongación Actividad peptidil-transferasa (23s) (23s) GTP, GTP, Mg Mg 2+ 2+ Terminación Cuando se llega a un codón stop. Factores de liberación Desensamble del ribosoma Requerimientos codón de de terminación factores de de liberación ATP ATP Como se genera la variación n? Cambios en el ADN Mutaciones alteran la función génica cambiando la estructura o la función de un producto 16 Cambios en una secuencia de ADN que codifica para una proteína... 1. mutación n silenciosa...ccgcgtcagaccgaaattaacgcg CCGCGTCAGACCGAAATTAACGCG... CCGCGUCAGACCGAAAUUAACGCG P R Q T E I N A...CCGCGTCAGACCGA CCGCGTCAGACCGAGATTAACGCG... CCGCGUCAGACCGAGAUUAACGCG AUUAACGCG P R Q T E I N A 17 18 3
2. cambio de sentido 3. sin sentido...ccgcgtcagaccg CCGCGTCAGACCGCAATTAACGCG... CCGCGUCAGACCGCAAUUAACGCG AAUUAACGCG...CCGCGTCAGACC CCGCGTCAGACCTAAATTAACGCG... CCGCGUCAGACCUAAAUUAACGCG AAAUUAACGCG P R Q T A I N A P R Q T * 19 20 4. Inserción n y corrimiento del marco de lectura...ccgcgtcagaccgaa CCGCGTCAGACCGAAATTAAACGCG... CCGCGUCAGACCGAAAUU UUAAACGCGAACGCG P R Q T E I K R 5. Delección y corrimiento del marco de lectura...ccgcgtcagaccgaa CCGCGTCAGACCGAAATTACGCG... CCGCGUCAGACCGAAAUUACGCG UUACGCG P R Q T E I T R A 21 22 Flujo de información n en la célulac La posición de una mutación en la secuencia de un gen tendrá diferentes consecuencias funcionales 23 24 4
La clasificación n de alelos en A y a esconde gran diversidad de cambios en las secuencias de ADN Mutaciónes de pérdida p de función Mecanismos de las enfermedades recesivas Generalmente por defectos en una enzima que por mutación resulta en una pérdida de función. Mecanismos de las enfermedades dominantes Por mutación que resulta en una pérdida de función en proteínas reguladoras o de señalización celular. Por pérdida de una proteína estructural. Por mutación que da lugar a una forma anormal funcionalmente diferente (ganancia de función). Producto no es funcional o con funcionalidad muy reducida. Generalmente se asocian a fenotipos recesivos. Para la mayoría de los productos enzimáticos no importa la cantidad de producto, por lo que la mitad es perfectamente funcional. 25 26 Mutaciones de funcionalidad reducida Mutaciónes de pérdida p de función n dominantes cuando la cantidad de producto es crítica hay haploinsuficiencia (generalmente dominante) Dominantes negativos: un polipéptido no funcional interfiere con el producto normal en un heterocigota (en proteinas diméricas o multiméricas) 27 28 Mutaciones de ganancia de función EL NUEVO DOGMA El producto hace algo anormal (una nueva función) Generalmente se asocian a fenotipos dominantes, pues el alelo normal no impide el funcionamiento anormal del alelo mutado Generalmente involucran mecanismos de regulación o señalización intracelular 29 30 5