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Transcripción del ADN
El mensaje está contenido en el ADN esta codificado en la secuencia de nucleótidos. La información genética que contiene en su secuencia se expresa indirectamente.
El ARN tiene una estructura primaria y una secundaria
- Una molécula de ARN se pliega para formar estructuras secundarias debido a los puentes de hidrogeno entre las bases complementarias de la misma cadena.
Tipos de ARN
- ARN mensajero: codifica para proteínas, determina la secuencia de aminoácidos de un polipéptido.
- ARN transferencia : lleva los aminoácidos a los ribosomas durante la traducción.
- ARN ribosomal : forma los ribosomas junto con las proteínas ribosomales.
- ARN nuclear pequeño: forma complejos con proteínas que son usados en la transcripción en las células eucariotas (no se encuentran en procariotas).
*Cada tipo de ARN esta codificado por su propio gen.
Definición molecular de gen (Unidad de transcripción)
- Es un fragmento de la molécula de ADN que contiene la información para producir una molécula de ARN.
- Genes para ARNm- se transcriben y se traducen: poseen información para la síntesis de proteínas.
- Genes ARNr y ARNt- se transcriben, pero no se traducen, colaboran en la síntesis de las proteínas.
- Secuencia génica reguladoras: Promotor y terminador- ni se transcriben, ni se traducen, pero son fundamentales indicando donde se debe comenzar a transcribir el gen y donde debe finalizar la lectura.
Transcripción
- Proceso de pasaje de la información contenida en el ADN a una molécula de ARN.
- Constituye el primer paso en la expresión de los genes.
- Mediante esta ruta se sintetizan todos los tipos de ARN que existen en las células.
Características de la Transcripción
Semejanzas con la replicación:
- Se necesita un molde de ADN.
- Es una reacción de polimerización a partir de nucleótidos trifosfato mediante la formación de enlaces 3’-5’ fosfodiéster (enlaces covalentes entre el grupo hidroxilo (OH) 3’ de un nucleótido y el grupo fosfato 5’ del siguiente nucleótido).
- La dirección de la síntesis es también de 5’-3’ (en este caso de ARN)
- Transcurren 3 etapas: iniciación, elongación y terminación.
- Desenrollamiento parcial del ADN.
- La cadena de ARN se elonga por la adición de ribonucleótidos a su extremo 3’-OH.
- La cadena molde de ADN es copiada en la dirección 3’-5’ (antiparalela a la nueva cadena de ARN) al igual que la replicación.
Diferencias:
- Es un proceso monocatenario (solo se transcribe una de las cadenas de ADN), es asimétrico.
- Es un proceso selectivo: se limita a una secuencia de ADN.
- La síntesis solo se inicia en secuencias especificas llamadas promotores.
- (^) Es un proceso reiterativo, puede repetirse infinidad de veces durante la vida celular.
- No requiere cebador.
- Dirigido por una ARN polimerasa.
Nomenclatura de las cadenas de ADN en relación a la transcripción
- Cadena molde: es la cadena de ADN que es transcrita, es la hebra antisentido o no codificadora.
- Cadena codificadora: es la cadena complementaria a la cadena molde.
- Ejemplo:
- Cadena de ADN molde: (3) G C G A T A T C G C (5)
- Transito de ARN: (5) C G C U A U A G C G (3)
- Cadena de ADN: (5) C G C T A T A G C G (3).
codificadora
- La ARN polimerasa III transcribe los genes de ARN de transferencia, genes ARNr 5S y los genes ARNnp.
*para que la transcripción comience son importantes dos tipos de secuencias de ADN
Promotores basales o mínimos, Promotores regulativos (intensificadores o potenciadores)
Promotor
- Es una secuencia de ADN localizada antes del punto de inicio de la transcripción, la que controla la iniciación. Tiene una localización fija con respecto al punto de iniciación de la transcripción.
Inicio de la transcripción en promotores Eucariotas:
- Los promotores se localizan en los extremos 5’ terminales de los genes, antes del comienzo del gen y a ellos se unen los factores de transcripción mediante fuerzas de Van de Waals y enlaces de hidrogeno.
Factores de transcripción:
- Antes del inicio de la transcripción se necesita una serie de factores transcripción, que se unen a las secuencias de ADN para reconocer el sitio de inicio de transcripción.
- Son proteínas que participan en la regulación de la transcripción, pero que no forman parte de la RNA polimerasa.
- Pueden actuar reconociendo y uniéndose a secuencias específicas de ADN (promotores), uniéndose a otros factores o uniéndose directamente a la ARN polimerasa.
- Se ensamblan cooperativamente mediante interacciones proteína-proteína.
Tipos de factores de Transcripción
- Factores Basales (o generales):
- Necesarios para el comienzo de la transcripción.
- Junto con la ARN Pol forman el aparato de transcripción basal que se ensambla cerca del sitio de iniciación y es suficiente para iniciar niveles mínimos de transcripción.
- Se unen a promotores basales- ej.: secuencia TATA para síntesis de ARNm.
- Factores activadores:
- Reconocen secuencias de ADN cortas (secuencias intensificadoras o potenciadores) situadas antes del sitio de iniciación (corriente arriba).
- Generan niveles más altos de transcripción al estimular el ensamblaje del aparato de transcripción basal en el sitio de iniciación.
- Factores inducibles:
- Reconocen secuencias de ADN situadas antes del sitio de iniciación (secuencias promotoras) denominadas elementos de respuesta.
- Son sintetizados o activados en diferentes tejido y momentos del desarrollo de los organismos controlando los patrones de transcripción. Tienen un papel regulador.
Promotores de la ARN polimerasa II
Promotor basal (o mínimo)
- Es el que determina el sitio de inicio de la transcripción. Se localiza inmediatamente corriente arriba del gen. A el se le unen factores de transcripción basales. Incluye una o más secuencias consenso.
- Caja TATA: secuencia de TATAAA localizada entre -20 y -30 pb corriente arriba del sitio de iniciación. Se une el factor de transcripción TFIID.
- (^) BRE: secuencia consenso G/C G/C G/C CGCC localizada entre -32 y -38 pb en dirección 5’ con respecto al sitio de iniciación. Se une el factor de transcripción TFIIB.
Promotor regulativo (intensificadores o potenciadores)
- En este punto deja de añadir nucleótidos a la cadena naciente de ARN.
- La burbuja de transcripción se desestabiliza y colapsa liberándose el ARN.
Transcripción en procariotas
En las bacterias existe solamente una ARN polimerasa que es capaz de sintetizar todos los tipos de ARN, ribosómico, transferencia, mensajero.
Iniciación de la transcripción:
- El factor sigma es el responsable de que ARN polimerasa reconozca estas secuencias y se una a ellas. La holoenzima recorre el ADN hasta encontrar las regiones -10 y -35 (secuencias promotoras) y se unen a ellos, posteriormente comienza a separar las dos hélices por la región rica en parte AT(-10). Cuando la holoenzima ha reconocido y separado las dos hélices se forman lo que se denomina “complejo abierto con el promotor”.
Promotores procariotas (secuencia consenso)
- Caja TATA o Pribnow: -10pb.
- Región: -35pb.
Elongación
- Elongación en dirección 5’3’, a los 12 nucleótidos transcriben la subunidad sigma se disocia. Se adicionan nucleótidos al extremo 3’ hidroxilo de cadena creciente.
Terminación
- Terminación intrínseca o dependiente: depende de la estructura que adquiere el transcrito primario formando una horquilla de secuencias palindrómicas y una sucesión de residuos de uracilo. Secuencias terminadoras ricas en pares G-C que forman un lazo en la horquilla, seguidas de 6 a 8 uracilos.
Terminación dependiente de Rho(p): necesita la adición del factor Rho, que funciona como auxiliar de ARN polimerasa. La proteína Rho se une al ARN naciente y se activa mediante secuencias ricas en citosina y pobres en guanina situadas en el ARN en crecimiento.
Diferencias en la transcripción del ARNm en eucariotas y procariotas :
La principal diferencia es que el ARNm en las procariotas es sintetizado en el citoplasma debido a la ausencia de nucléolo y en la eucariota el ARNm es sintetizado en el núcleo.
Procariotas:
- ARNm policistronico: se traduce generando varios polipéptidos que en general poseen funciones relacionadas. Una única ARN polimerasa. El ARNm sintetizado se encuentra maduro. (Transcripción y traducción simultanea en procariotas)
Eucariotas:
- (^) ARNm es monocistronico cada uno solo da lugar a un polipéptido. Tres ARN polimerasas cada una transcribe una clase diferente de ARN y reconoce un tipo diferente de promotor. Se requieren factores de transcripción proteicos. El ARNm tiene que pasar por una etapa de maduración.
Procesamiento del ARNm en eucariotas:
- Es un conjunto de modificaciones que ocurren en los transcriptos de ARN primario para convertirse en moléculas de ARN funcionales. Ocurre dentro del nucleo de la célula.
- Agregado del casquete CAP en el extremo 5’.
- Agregado de la cola POLI-A en el extremo3’.
- Remoción de intrones (Splicing: corte y empalme).
Splicing alternativo: Proceso que permite obtener a partir de un transcrito primario de ARNm o pre-ARNm distintas moléculas de ARNm maduras, para la síntesis de diferentes proteínas.
