transcripcion adn, Transcripciones de Bioquímica

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Tema 5

Expresión génica:

la transcripción

1. Estructura y clases de RNA

2. La transcripción en procariotas

3. La transcripción en eucariotas

4. Procesamiento y edición del mRNA

El Dogma Central de la Biología

En 1956 Francis Crick propuso el Dogma Central que establece que la información biológica se transmite desde el DNA al RNA (transcripción) y desde el RNA a las proteínas (traducción). Concepto de colinealidad La transcripción es el proceso mediante el cual la información contenida en el DNA se transfiere a una molécula de RNA.

Estructura secundaria del RNA

El RNA se sintetiza a partir del DNA como una molécula monocatenaria, pero también puede formar hélices bicatenarias y adquirir estructuras secundarias complejas. VIDEO

Estructuras del DNA y RNA

Característica DNA RNA

nucleótidos SÍ SÍ

tipo de azúcar desoxirribosa ribosa

grupo 2’-OH NO SÍ

bases A, G, C, T A, G, C, U

enlaces fosfodiéster SÍ SÍ

cadena simple o doble habitualmente doble habitualmente simple

estructura secundaria doble hélice muchos tipos

estabilidad bastante estable se degrada con facilidad

Clases de RNA

Hay tres clases principales de RNA codificadas por diferentes clases de genes: ❖ RNA mensajero (mRNA) - codifican secuencias de aminoácidos (genes codificantes de proteínas). ❖ RNA transferente (tRNA) - transportan los aminoácidos a los ribosomas durante la traducción. ❖ RNA ribosómico (rRNA) - son componentes estructurales de los ribosomas que es dónde tiene lugar la traducción. tRNA (^) rRNA

El proceso de transcripción

Cada gen lleva asociadas secuencias implicadas en la regulación de la transcripción que se denominan elementos reguladores. La enzima que cataliza la síntesis de RNA en procariotas y en eucariotas es la RNA polimerasa. ❖ La doble hélice se desnaturaliza en una región próxima al inicio de transcripción. ❖ La cadena del DNA que es leída por la RNA polimerasa se denomina cadena molde (3’-5’). ❖ El RNA se sintetiza en la dirección 5’-3’. ❖ La cadena de DNA complementaria a la cadena molde y de dirección 5’-3’ se denomina cadena con sentido. RNA polimerasa hebra con sentido hebra molde híbrido DNA-RNA inicio de transcripción dirección de transcripción promotor En el proceso de transcripción se pueden distinguir tres etapas: inicio, elongación y terminación.

El proceso de transcripción

Algunos genes se transcriben en direcciones opuestas ; es decir, se transcriben empleando como molde una hebra diferente del DNA. Gen 1 - cadena con sentido (5’-3’); cadena molde (3’-5’); Gen 2 - cadena con sentido (3’-5’); cadena molde (5’-3’)

El proceso de transcripción

En algunos casos las secuencias codificantes de varios genes pueden estar solapadas. Por lo tanto, la misma secuencia de DNA puede codificar diferentes RNAs.

Transcripción en procariotas

gen

promotor secuencia codificante terminador 5’ 3’ 5’ 3’ inicio de la transcripción fin de la transcripción upstream downstream El gen procariótico se puede dividir en tres regiones:

1. Promotor : es una región que precede al sitio de inicio de la secuencia codificante donde se une la RNA polimerasa.
2. Secuencia codificante : es la secuencia de DNA que es transcrita a RNA por la RNA polimerasa.
3. Terminador : es una secuencia situada a continuación de la secuencia codificante que determina donde acaba la transcripción. secuencia codificante de proteína 5’-UTR (^) 3’-UTR Shine-Dalgarno codón de inicio (^) codón de STOP

Inicio y elongación de la transcripción

La holoenzima (2α, β, β’ + σ) se une débilmente a la región -35 mientras el DNA es aún bicatenario ( complejo cerrado ). El factor sigma se asocia a la RNA pol para formar la holoenzima La holoenzima se une con firmeza al promotor y el DNA se desnaturaliza 17 pb alrededor de la secuencia - ( complejo abierto ). La transcripción comienza con incorporación del primer nucleótido en la posición +1. El factor σ se libera tras la síntesís de 8-9 pb Las dos cadenas de DNA se desenrollan a medida que se sintetiza el RNA y el DNA vuelve a formar doble cadena tras la enzima.

❖ Secuencia del promotor: diferentes secuencias determinan una afinidad diferente en la unión de la RNA polimerasa al promotor. ❖ Factor σ: existen diferentes factores en E. coli que permiten a la RNA polimerasa reconocer diferentes promotores. Algunos factores σ de E. coli son:

• σ 70 reconoce la mayoría de los promotores y se une a las secuencias -35 (TTGACA) y - (TATAAT) descritas anteriormente.
• σ 32 se induce en condiciones de choque térmico y reconoce promotores que tienen una secuencia CCCCC en la posición -39 y una secuencia TATAAATA en -15. Son promotores de proteínas que permiten a la célula adaptarse al choque térmico.
• σ 54 se induce en condiciones de limitación de nitrógeno. Permiten el reconocimiento de promotores con secuencias consenso GTGGC en -26 y TTGCA en -14.
• σ 23 se induce tras la infección con el fago T4. Permite el reconocimiento de promotores con secuencia consenso TATAATA en -15.

Inicio y elongación de la transcripción

El inicio de transcripción es una etapa muy importante para regular la expresión de los genes a través de dos mecanismos:

Transcripción en procariotas

4. El factor σ se libera tras la síntesís de 8-9 pb.
5. Las dos cadenas de DNA se desenrollan a medida que se sintetiza el RNA y el DNA vuelve a formar doble cadena tras la enzima.
   1. La holoenzima RNA polimerasa (2α, β, β’ + σ) se une débilmente a la región -35 mientras el DNA es aún bicatenario (complejo cerrado). La unión requiere el factor σ.
6. La RNA polimerasa se une mas fuertemente a la región -10 y el DNA se desnaturaliza 17 pb alrededor de la secuencia -10 (complejo abierto).
7. La transcripción comienza con incorporación del primer nucleótido en la posición +1.
8. La RNA pol alcanza la secuencia de terminación y se forma el bucle de terminación.
9. Se produce la terminación de la transcripción y el mRNA se libera de la RNA pol.

Terminación de la transcripción

Terminadores dependientes de ρ

• Carecen de región AT y muchos no tienen la estructura de lazo.
• La proteína^ ρ^ es hexamérica y presenta un dominio de unión a RNA y otro de unión a ATP.
• La unión de ATP activa la proteína^ ρ. ❖ La proteína ρ activada se une al RNA y se mueve a lo largo del transcrito siguiendo a la RNA polimerasa. ❖ La RNA polimerasa se detiene en el terminador y es alcanzada por ρ activada. ❖ El factor ρ desestabiliza el híbrido DNA-RNA en el complejo de transcripción. ❖ Se produce la terminación con la liberación de ρ , de la RNA polimerasa y del transcrito.

Transcripción y traducción en procariotas

En procariotas el molde empleado en la transcripción, el DNA, no está físicamente aislado de la maquinaria de traducción (no existe membrana nuclear-núcleo). Por lo tanto, los procesos de transcripción y traducción están acoplados.