¡Descarga Procesamiento de los mensajeros RNA en eucariotos: Splicing, CAP y poliA y más Apuntes en PDF de Bioquímica solo en Docsity!
PROCESSAMENT DELS mRNA EN
EUCARIOTES
En eucariotes els gens estan codificats amb un DNA que la informació per proteïnes està interrompuda per regions que no codifiquen. Les regions que si que codifiquen son els exons, que estan separats per introns.
Els introns s’han d’eliminar. Dins del nucli hi ha un procés de splicing, on s’eliminen els introns.
Però hi ha més modificaci ons en els rna missatgers
. També s’afegeix una estructura en l’extrem 5’, que es diu estructura CAP, a banda de treure els introns es modifiquen els exrems. En el 5’ se li posa un aminoàcid específic. En l’extrem 3’ es posa una cua de poli A, moltes adenines enganxades.
Les modificacions de 3’ i 5’ allarguen la vida dels missatgers. També els hi serveix per interaccionar amb els ribosomes. Aquestes modificaci ons serveixen per unir-se a les proteïnes que despres portaran els missatgers als ribosomes.
Un missatger:
- Regió promotora. Tata box i altres. Inici de la transcripci ó, on s’afegeix el cap. Del primer exó 5’ UTR regió no traduïda, no es llegeix. En el primer exó hi hauria el inici de la proteïna i una part no traduïda.
- Intró. S’haurà d’eliminar.
- Exo
- Intró
- Exo. el tercer exó té el codó de finalització. Torna a venir una regió 3’ no traduïda. En aquesta hi
ha una sequencia, reconeguda per les proteïnes que afegiran el poLIA , el rna es tallara i s’afegirà la cua de poli A.
PROCESSAMENT DELS Mrna EN EUCARIOTES
Les modificacions es fan a mesura que es forma el rna. El rna polimerasa te una cua c terminal que es pot fosforilar. Quan es forma el mrna es posa l’estructura CAP, quan te uns 20 nucleotids. Depsres es posa els components de la maquinaria splicing. Despres els enzims que posen poliA. La cua c terminal i alguns factors d’elongacio actuen com a llocs d’anclatge pels enzims. La fosforilació permet que hi hagi enzims que posin el CAP.
ESTRUCTURA CAP:
Per posar una estructura CAP fan falta uns enzims. En el primer nucleòtid del rna se li afegeix un nucleòtid de guanina metilada i s’afegeix al reves, es forma un enllaç 5’ 5’ trifosfat. En alguns organismes, es pot metilar OH de la primera ribosa.
COM ES FORMA EL CAP?
Tenim el nucleòtid. El primer nucleòtid te tres fosfats. El primer que se li fa es eliminar un dels fosfats, ho fa la fosfohidrolasa. L’enzim mes important es la guanilin transferasa, que transfereix gtp a traves d’un enllaç 5’ 5’. Del gtp marxen dos fosfats. D’aquests 3 fosfats que tenim en l’enllaç trifosfat, els dos de baix venen del primer nucleòtid de rna, l’altre ve del gtp. L’enzim important es el que catalitza la transferència del gtp a l’extrem 3’ i forma l’estructura CAP.
A continuació la base es metila, ho fa la guanidina7metiltransferasa i en alguns casos es metilen els OH de les riboses, que ho fan les 2’Ometiltransferasa. Aleshores tenim el rna amb l’estructura cap formada, que a banda d’allargar la vida dels missatgers serveix per unir-se a proteïnes que dirigeixen els ribosomes.
CUA A:
La modificació que es fa en el 3’ es afegir la cua de poli A. La poliaA polimerasa sintetitza la cua de poli A. Uns factos reconeixen una sequencia,
proteïna amb els exons 1 i 3. Hi ha teixits en que s’expressa un exó i altres teixits que s’expressa de manera diferent.
- Extrems del introns s’anomenen lloc de splicing 5’ i lloc d’splicing 3’. Es poden escollir llocs 5’ i 3’ alternatius. Utilitzen lloc de processament 5’ o 3’ alternatiu. Depèn de la maquinaria que procesa aixo cada cèl·lula. hi ha cèl·lules que tenen proteïnes diferents que fan que els processos siguin diferents.
- Processament alternatiu per variació en el lloc alternatiu 3’. El segon intró es procesa de la mateixa manera però a la part de dalt el lloc de processament nomes s’agafa la part grisa i a la part d’abaix el lloc 3’ varia. L’exó seria més curt, és una proteïna més petita. Aixo passa en moltes protienes.
EXEMPLE D’UN DEFECTE DEL PROCESAMENT DELS MRNA.
Defecte d’una proteïna durant el desenvolupament embrionari hi ha un moment que para les divisions de les cèl·lules musculars.
La part de l’esquerra és la proteïna normal. Es fa la prot amb els 3 exons. Però a la part de la dreta és el mutant. La mutació es dona dins d’un intró. En la mutació la G passa a A i es crea un lloc de splicing alternatiu. No elimina l’intró, s’agafa un lloc 30 alternatiu i nomes elimina un tros petit. Quan es forma la proteïna queda un tros que forma part del rnam. Trobem que quan el rna, una mica més llarg perque s’ha introduït un intró, arriba als ribosomes apareix un codó d’stop. Aixo provoca que la proteïna no es sintetitzi com és degut provocant hipertrofia muscular. Molt present en algunes especies de vaques. Dona una proteïna troncada no funcional. Com aquesta proteïna diu a les cèl·lules que parin de dividir-se com no la tens l’individu aquest dóna hipertrofia. En aquest cas es una mutació de l’intró
En els extrems, 5’ 3’ splicing, hi ha seqüències importants perque són seqüències reconegudes pels introns. Si hi ha mutacions poden aparèixer proteïnes defectuoses o que no s’acabin de sintetitzar perque els splicings s’han fet malament. Hi ha un lloc de ramificiació on queda a uns pocs nucleòtids dels lloc de splicing important. Els llocs importants son el 3’, 5’ i el de ramificiacioó. Quan hi ha mutacions en aquests llocs el rna es procesa malament.
Un exemple clàssic es el gen de la subunitat beta de l’hemoglobina. Dins de l’intró, té una seqüencia, on la g ha mutat a una a, i apareix un nou lloc de splicing, i la maquinaria d splicing s’equivoca i queda la part de l’intro que s’expresa al missatger. Passa que la sububnitat beta no sigui funcional, és la malaltia de la telasemia, en la qual s’ha generat un nou lloc de splicing.
Químicament la eliminació de l’intro es senzilla. Es trenquen dos enllaços fosfodièster i sen formen dos de nous. Energèticament no cal gastar atp perque no hi ha intercanvi d’energia. Quin es el primer enllaç que es trenca? L’enllaç entre el primer exó i l’extrem 5’ de l’intro. L’adenina del lloc de ramificació en la pentosa aixo té un OH ab funció 2’, aquest ataca el enllaç fosfodièster i es forma un enllaç nou, entre el lloc de ramificació i l’extrem 5’ de l’intro. L’oh del lloc de ramificació, amb funció 2’ lliure, fa atac nucleofílic sobre el fosfat i queda unit l’oh amb l’extrem 5’ de l’intro. I queda l’extrem de l’exo lliure. El primer exó, l’extrem 3’ del primer exo fa un atac nucleofílic. l’intro queda alliberat i es forma un nou enllaç amb els dos exons , que s’empalmen.
Energeticament sembla que no cal consumir atp perque trenquem un enllaç i en formem un nou. Però seleccionar els lloc exactament per on s’han de fer
Moltes proteïnes que estan implicades son helicases. Rna 1 interacciona amb extrem 5’ de l’intro, u2 amb el lloc de ramificació i fa que adenina quedi cap a fora, u5 fa el plegament, u4 bloqueja u6. Una helicasa elimina aixo i fa marxar u4, aleshores u6 a banda de reconèixer l’altre extrem de l’intro també reconeix una part i aproxima els dos llocs fent que es dongui la reacció adequada. Hi ha doble comprovació a l’hora de fer el tall.
INTRONS AUTOCATALÍTICS
Tipus I: RNA mitocondrial, cloroplast, nuclear
Tipus II: RNA cloroplasts i mitocondrial
Tipus III: nuclears
La majoria d’eucariotes tenen introns tipus 3. Però hi ha protozous que tenen introns que ells mateixos s’eliminen sense necessitar splicing.
En els del tipus 2 el mecanisme es igual que el del espliciosoma, hi ha lloc de ramificació, es forma estructura, exo primer ataca el segon.
No es pot tenir l’rna a l’atzar. Els rna tenen estructures complexes i tots els llocs queden propers i es dona interacció. Aixo evolutivament no es bo perque necessita que l’intro tingui estructura conservada. Si l’intró que mante l’estructura evolutivament no pot evolucionar massa ràpidament, presenta mes flexibilitat els missatgers. Es necessari que l’estructura de l’intro es conservi. Sembla que en els organismes antics hi havia introns d’aquesta mena que s’autoprocesaven però ha desaparegut amb l’entrada de l’espleciosoma.
Hi ha un altre intró, de tipus 1, que no te lloc de ramificació. Es un nucleòtid de guanina. L’intro fa una mena d’estructura on cap el nucleòtid i fa la funció de ramificació. Per a que es dongui aixo el rna ha d’estar plegat. Els extrems dels exons estan molt propers , hi ha un centre actiu on hi cap el nucleòtid i aleshores fara l’atac, primer trenca l’intro per l’extrem 5’ i els introns s’eliminene quedant els exons empalmats.
D’aqui ve la teoria de que el rna es la molecula originaria primera. Les primeres molècules de la vida era el rna perque emmagatzema informació i te activitat catalítica, te estructures secundaries que catalitzen reaccions. Però son especulacions, no està clar.
Un ribosoma catalitza ell mateix l’eliminacio de l’intró.
El espleciosoma es capaç de catalitzar els introns. Però ha de tenir mecanismes per reconèixer els extrems i poder empalmar els exons.
ALTRES RNA QUE ES PROCESEN
Son els ribosomals i de transferència.
En el cas dels ribosomals els rna que en formen part son sno RNA, que es sintetitzen en el nuclèol. Hi ha 4, tres dells sintetitzats er la rna
polimerasa 1. Aquests 3 Es sintetitzen com un unic transcrit primari. En el genoma hi ha varies copies d’aquests rna i es sintetitzen com un rna ribosomal que conte els 3. La rna polimerasa 1 fa un unic rna ribosomal. Aquests rna no tenen introns, sinó es copien regions que estan dins del gen, intragèniques, però no tenen introns. Aquests rna es metilen i es tallen. s’eliminen les regions intrageniques i queden finalment els 3 rna ribosomals. Calen rna, snoRNA, localitzats als nuclèols.
Els rna de transferència es sintetitzen per un transcrit mes llarg, que te un intró, l’extrem 5’ i 3’ regions mes llargues. Endonucleasa p i d ho fan. La p forma part de l’enzim. Un cop eliminats els extrems, en el 3’ on s’unira l’aminoacid s’afegeixen nucleòtids CCA, que ho afegirà la trna nucleotidil transferasa, que te 3 centres actius per unir els nucleòtids. A banda d’aixo en aquests rna també hi ha moltes bases que es modifiquen. El final s’elimina l’intró, diferent mecanisme d’eliminacio, es intró de tipus 4. Hi ha nucleases que tallen pels extrems, el rna es plega i una lligasa uneix els extrems i dona el producte final de la reacció.
MECANISMES MRNA
Es retenen en el citosol abans de començar la síntesi de proteïnes.
Ovuls de xenopus abans de ser fecundats tenen mrna en el citosol que no es transcriuen. Es transcriuen en el moment de la fecundació. En els ous abans de tenir progesterona estan inactius.
Proteïna gap que està en la síntesi proteica. Els extrems del rna hi ha la mesquina i mante el mrna inactius al citosol. Quan els mrna es tracten amb progesterona, hi ha una quinasa que fosforila la proteïna cpeb, quan aixo pasa desplaça la masquin i s’uneixen els factors de tall, es recluta la polia polimerasa, s’inserta la cua poli a, s’uneix al complex PAEBP i es podrà dur a terme la síntesi proteica.. Al principi el complex no es forma perque hi ha la masquin i interactua amb els extrems.
En la drosophila, en els ous hi ha una sèrie de rna que codifiquen per factors de transcripció i fan com un gradient dins de l’ou perque són generat per
El codi genètic és un codi que no és sobreposat, cada triplet és independent. Els codons no es sobreposen, no comparteixen nucleòtids. Entre els codons no hi ha nucleòtids que els separin.
MARC DE LECTURA
En una sequencia de dna hi ha tres possibles marcs de lectura. Si canviem la pauta a un nucleòtid ja canvia. És important en els ribosomes escollir el marc de lectura. si es llegeix un marc de lectura inadequat donarà una proteïna diferent.
Quan parlàvem del splicing, si s’equivoca, donarà codons de stop, perque si hi ha 64 triplets i 3 són de stop, per proporció cada 20 triplets donarà un stop.
Quan s’ha seqüenciat el genoma humà s’ha llegit els nucleòtids amb els 3 matrcs de lectura diferents. Allà on hi ha proteïnes, en un marc de lectura apareixen sequencies d’aminoacids que poden ser de 400 o 200, sequencies interrompudes d’aminoacids. Si aquesta sequencia es llegeix amb altre marc de lectura sortirà diferent.
En regions que no codifiquen per res, on hi ha introns, hi haurà molts codons de stop amb els 3 marcs de lectura.
Quan dels tres marcs de lectura un marc de lectura codifica per una proteïna, es diu marc de lectura obert.
CARACTERISTIQUES CODI
Es va identificar cada un dels triplets quin aminoàcid codificava i van veure que hi havia 64 codons i d’aquest 64 tres d’ells eren codons d’stop que eren reconeguts per una proteïna (es trencarà un enllaç entre el polipetid format i l’ultim rna de transferència i la proteïna queda lliure).
Hi ha aminoàcids que es codifiquen per més d’un codó. La leucina la codifica 6 codons. Per aixo es diu que el codi genètic és degenerat.
Tot i que és degenerat no és ambigu , cada triplet codifica una i només un aminoàcid.
La metionina és un cas especial, encara que només hi ha un codó que codifiqui per ella caldran dos rna de transferència perque la portin als ribosomes. Un es el trna iniciador i l’altre la posa al mig de les proteïnes.
1 Degenerat, perque hi ha aminoàcids codificats per mes dun codó
2 No es ambigu perque cada un dels codons codifica per un aa
3 Triplets llegeixen en sentit 5’-3’. El rna missatger es pot llegir quan encara s’està sintetitzant.
4 Els codons no se sobreposen.
5 És un codi universal perque ,tot i que hi ha variacions al mitocondri , és igual als organismes, es va fixar a l’inici de l’evolucio. El codi genètic va quedar fixat al principi de l’evolucio.
En mitocondris hi ha canvis en els codons però son poques les diferencies.
Crick va suposar que existia una proteïna adaptadora que per una part reconeixeria els triplets i per altra part transportaria els aa. Anys despres es va descobrir els rna de transferència, que son les proteïnes aparelladores, i reconeixen el codó per l’extrem anticodó i portaven enganxats els aminoàcids.
L’aparellament codó anticodó és antiparal·lel. En el cas del codó, com sempre escrivim les sequencies de nucleòtid ens entit 5’-3’, el nucleòtid 1 del codó s’aparellarà amb el 3 del anticodó. I el nucleòtid 3 del codó s’aparella amb el 1 de l’anticodo. Perque l’aparellament es antiparal·lel.
HIPÒTESI DEL BALANCEIG
Si hi ha 64 codons i 3 son de stop, quans rna de transferència han d’haver? S’ha vist que hi ha menys rna de transferència que codons. El que s’ha vist es que hi ha rna de transferència capaços de reconèixer més d’un codó.
Crick va predir, va fer la hipòtesis del balanceig, que deia que hi hauran anticodons en els rna de transferència on el nucleòtid esta a la posició 1 del anticodó es pot aparellar amb 3 codons diferents, que varien només en la posició 3. Crick deia que la primera base de l’anticodó esta balancejant i pot reconèixer més bases que la posició 3 del codó. Per aixo hi ha menys rna que codons, perque hi ha rna capaços de reconèixer més d’un codó.
Van veure que quan la primera base de l’anticodó era C o A només l’anticodo podia reconèixer un codó. Però quan hi havia U o G aquests dos eren capaços de reconèixer dues bases diferents. És perquè en aquesta posició hi ha llibertat de moviment i podria establir ponts de hidrogen diferents.
