Procesamiento de RNA
Elongación del mrna EUCARIONTES PROCARIONTES RNA pol II Modificación del extremo 5 del RNA Remoción de intrones Modificación del extremo 3 del RNA
Dinámica de pol II durante el Inicio Ensamble de PIC Escape del promotor Pausado para el capping Elongación productiva
1. Capping Adición de cap (7 m GpppN) en el extremo 5 1) La fosfatasa remueve un fosfato del 5 2) Una guanil transferasa agrega GMP 3) Una metil transferasa agrega el grupo metilo
El capping es CO-transcripcional y requiere fosforilación del CTD de RNA polii 1. Fosforilación de la Ser-5 en CTD 3. Pausado INICIO DE LA TRANSCRIPCIÓN EUCARIONTE 6. Elongación Escape del Promotor 5. Fosforilación de la Ser-2 4. Capping Orphanides & Reinberg, 2002 (Cell)
Para qué añadir el 5 Cap? 1. Le da estabilidad al mrna en el extremo 5 (evita corte por exonucleasas de RNA). 2. Permite la exportación nuclear del mrna, o en su caso la retención en el núcleo. 3. Posibilita el inicio de la traducción en mrnas eucariontes. 4. Promueve la degradación de mrnas cuando están las señales celulares apropiadas.
2. Remoción de intrones (Splicing) Intrón: secuencia que NO está presente en el RNA mensajero maduro. Exón: secuencia que SI permanece en el RNA mensajero maduro (puede incluir secuencias no codificantes de proteína como las regiones 5 UTR y 3 UTR). Exon Exon ORF: marco abierto de lectura; codificante para la proteína
Tipos de Splicing Auto-splicing de intrones Splicing de intrones catalizado por mrna el SPLICEOSOMA (mrna nuclear)
Secuencias NECESARIAS para el Splicing Existen secuencias específicas en los límites exón-intrón (sitio 5 y sitio 3 para el splicing); así como una Adenina en contexto de secuencia (sitio de la rama) que promueve la catálisis.
Reacción de Splicing: ACTIVIDAD RIBOZIMA Primera reacción de transesterificación Segunda reacción de transesterificación Estructura LARIAT Exon:Exon
Maquinaria del SPLICEOSOMA RIBONUCLEOPROTEÍNA
Catálisis por el SPLICEOSOMA snrnas: ACTIVIDAD RIBOZIMA
Catálisis por el SPLICEOSOMA snrnas: ACTIVIDAD RIBOZIMA
La remoción de intrones también es COtranscripcional y requiere la fosforilación del CTD de la RNA pol II 6. Durante Elongación los complejos de Splicing se reclutan por el CTD de RNA pol II fosforilado 7 Orphanides & Reinberg, 2002 (Cell)
Splicing alternativo Permite obtener DIFERENTES proteínas a partir de un mismo gen
Formas de Splicing Alternativo
Consecuencias de mutaciones en INTRONES Creación de nuevos sitios 5 splice
3. Poliadenilación en extremo 3 TERMINACIÓN
La POLIADENILACIÓN está acoplada a la TERMINACIÓN Proteínas específicas reclutadas por el CTD de la RNA pol II fosforilado reconocen las secuencias de poliadenilación
El RNA es cortado y la enzima Poli-A polimerasa (PAP) agrega Adeninas (50-250) TERMINACIÓN
Proteínas de unión a la cola de poli A se unen (PABP) TERMINACIÓN
El receptor de exporte nuclear dirige la salida del mrna del núcleo al citoplasma La salida del mrna es coordinada por proteínas unidas a la molécula: CBC: Complejo de proteínas de unión al 5 Cap EJC: Complejo de splicing de intrones PABP: Proteína de unión a cola de poli A
Resumen sobre Transcripción Procariontes 1. Todas las especies de RNA son sintetizadas por la misma especie de RNA polimerasa. 2. El mrna se traduce durante la transcripción. 3. Los genes son segmentos contiguos de DNA alineados ininterrumpidamente con el RNA traducido a proteína. 4. Los mrnas son frecuentemente policistrónicos (operones) 5. La RNA polimerasa solo requiere a sigma para reconocer el promotor 6. No hay procesamiento cotranscripcional del mrna. Eucariontes 1. Hay 3 diferentes RNA polimerasas responsables de la transcripción de diferentes moléculas de RNA 2. El mrna es procesado antes de ser transportado a citoplasma (adición de CAP, cola de polia, splicing 3. Los genes frecuentemente se interrumpen por intrones. 4. Los mrnas son monocistrónicos 5. Las RNA polimerasas requieren múltiples factores de transcripción adicionales para reconocer el promotor. 6. El mrna sufre procesamiento extenso durante la transcripción.
Cada tipo de RNA sufre una forma diferente de procesamiento CO- ó POST- transcripcional RNAt RNAm RNAr Adición del 5 cap Corte y empalme (splicing) Poliadenilación en 3 Me8lación de la ribosa. Remoción de partes intermedias del pre- RNAr Remoción de extremos Modificación de las bases. Adición de -CCA
Procesamiento de rrna y trna
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! RNA pol I 5 ETS ITS1 ITS2 3 ETS 18S 5.8S 25S / 28S RNA NRPC! pol III 3 ETS 5S ETS: External transcribed spacer ITS: Internal Transcribed spacer Nat Rev. Mol. Cell Biol. 2:7:514-20
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
Procesamiento POST-transcripcional derrna rrna Eucariontes Procesamiento post-transcripcional de Mamíferos S. cerevisiae 18S 35S 5.8S 25S 5.8S 18S 47S 28S 45S 33S EUCARIONTES 41S 20S 27S Nucleolo 32.5S 21S 32S 26S 12S NÚCLEO CITOPLASMA 18S 6S 5.8S 25.5S 25S 28.5S 18S 18S 6S 5.8S 28S
Modificaciones de bases en 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 5 5 3 Box H ANANNA Box ACA ACA 3 CH 3 CH 3 3 rrna rrna 5 5 3
En eucariontes el procesamiento de rrna y ensamble de ribosomas ocurre en el núcleo/nucleolo 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:10.1038/nsmb.2939
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
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)
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:10.1038/nrg3861