¡Descarga Transcripción del ADN: Proceso, Mecanismos y Maduración del ARN y más Apuntes en PDF de Biología solo en Docsity!
Transcripción
La Expresión Genética es el proceso de decodificación (expresión) de un gen hasta llegar a la síntesis proteica. Gen >>>>transcripción>>>>>traducción>>>> Cadena polipeptídica ADN >>>>> ARNm >>>>> Polipéptido PROCARIOTAS: en ellos el proceso es más sencillo, la transcripción y la traducción ocurren en la misma parte de la célula , el transcripto ya es funcional , es decir, se va a formar y ya se va a utilizar. El transcripto primario es muy inestable EUCARIOTAS: en ellos es más complicado, ya que en el núcleo se va transcribiendo en el citoplasma se va traduciendo. En el núcleo se forma un transcripto primario, el cual tiene intrones (color amarillo; secuencia que interrumpe a los genes eucariotos) y exones (color azul). En el procesamiento se agrega un nucleótido modificado en el extremo 5´ que es la caperuza CAP y en el extremo 3´ un POLY-A, ocurre es splicing en la cual se cortan y eliminan los intrones, quedando los exones, teniendo un RNA maduro, luego se transporta en el citoplasma para que ocurra la traducción. Es el proceso encargado de la síntesis de una molécula de ARN a partir de la información genética contenida en la región codificante de un ADN. La transcripción da lugar a una ‘‘ copia’’ de ARN (con secuencia no idéntica, sino complementaria y antiparalela) a partir de una de las hebras del ADN empleada como ‘‘molde’ ’. ***Este proceso constituye el segundo paso del esquema de transmisión de la información genética. Transcripción esta catalizada por: ARN polimerasa No siempre el ARN que se forma es mensajero , depende del producto final que se obtiene Procesos post-transcripcionales Agregado de la Caperusa 5´CAP y de la cola POLY-A Splincign (corte y empalme)
Concepto de Gen
El gen se define como la unidad elemental de la herencia, la región física y funcional que controla una característica hereditaria concreta, la portadora de la información genética de una generación a la siguiente, la que gobierna, en definitiva, las características de un rasgo particular. En una fase previa, la definición de gen se basó en planteamientos muy simples, relacionados con los avances producidos con el tiempo: Hipótesis Un gen-una enzima Hipótesis Un gen-una proteína Hipótesis Un gen-un polipéptido Definición básica considerada como válida y aceptada: “Un gen es aquella región del genoma que contiene la información necesaria para sintetizar una molécula de polipéptido.”
Definición clásica, no molecular
Definición molecular
REGIÓN ESTRUCTURAL
DE UN GEN Determina la expresión real del gen
Exones , que incluyen todas las secuencias codificantes, como a las no codificantes de ambos extremos del gen Comprende dos tipos de regiones, en función de su capacidad de expresión Intrones o regiones no codificantes presentes en el interior del gen : estas regiones no serán traducidas, los intrones son retirados por medio del proceso de corte y empalme del ARN
Componentes de la transcripción Sustratos: se utilizan como sustratos el conjunto de los cuatro ribonucleósidos-trifosfato: ATP, GTP, CTP y UTP. Cofactores: se requiere un ion metálico divalente como cofactor, in vitro este papel pueden desempeñarlo tanto Mn2+^ como Mg2+, pero este último también puede actuar in vivo. Molde o plantilla: ADN Cebador: No es necesaria la presencia de un cebador. Puede expresarse esta situación diciendo que la transcripción sí es autoiniciadora. Promotores
- Secuencias Promotoras : secuencias de ADN específicas y necesarias para que la holoenzima reconozca el lugar de comienzo de la transcripción, dichas secuencias específicas.
- Caja de Pribnow : cuya secuencia consenso es 5' TATAAT 3' - Caja TATA : presenta una secuencia consenso del tipo 5'-TATAAA-3' ( este es el promotor quee se utilizara tanto para eucariotas como en procariotas) Caracteristicas de la reacción de la ARN polimerasa Requiere de una estructura desenrollada Necesita como molde una hebra de ADN. No sirve el ARN Las dos hebras de ADN pueden actuar como molde del ARN, pero NO SILMUTANEAMENTE Utiliza cuatro NTPs como sustrato (ATP, GTP, UTP, CTP) Es AUTOINICIADORA, NO REQUIERE DE CEBADOR, se inicia en la región promotora con un NTP (generalmente ATP) apareado con el molde. La síntesis comienza por el 3´-OH del primer NTP apareado Necesita de un ión metálico divalente como por ejemplo Mn2+^ y Mg2+^ (in vivo) El proceso se repite
Hebra Molde- Hembra no Molde
Unidad de Transcripción: es un segmento de ADN que codifica una molécula de ARN y las secuencias necesarias para la transcripción. Dentro de una unidad de transcripción hay tres regiones críticas: un promotor, una secuencia de ADN y un terminador.
** Se reserva el término de OPERON para la unidad de transcripción en procariontes.
La síntesis de ARN ocurre en sentido 5´a 3´, esto tiene el mismo sentido que la HEBRA NO MOLDE. La secuencia del ARN nuevo es idéntica a la hebra de ADN no molde salvo por la presencia de U en lugar de T Resumen de Características de la Reacción con ARN polimerasa
1. Complementariedad Existen experimentos que demuestran que la proporción (A+U)/G+C) del ARN es similar a la proporción (A+T)/(G+C) del ADN. La regla de Chargaff no se cumple en ningún caso de ARN, por ser de una sola hebra, pero el ARN que se forma es complementario a una de las hebras de ADN (molde). 2. Dirección Las ARNpol sintetizan ARN siempre en dirección 5'P → 3'OH , es decir el ARN producto de la transcripción crece solamente en esta dirección. 3. Asimetría Al transcribirse cada ARN a partir de una sola de las hebras de ADN, se dice que es asimétrico. La secuencia del ARN nuevo es idéntica a la hebra de ADN no molde y por eso se llama codificante o informativa, no transcripta, con sentido y positiva, es la que contiene la secuencia del gen. -El ARN sintetizado es complementario a la hebra molde y es casi igual a la hebra no molde Terminologías Hebra molde, también se lo llama: Hebra no molde, también se lo llama: Hebra menos (-) Hebra más (+) Hebra no codificante Hebra codificante Hebra sin sentido (Antisentido) Hebra con sentido Transcrita No Transcrita Se lee en dirección 3´a 5´ Se lee en dirección 5´a 3´ No informativa Informativa
En procariotas la transición de la fase de iniciación a la fase de elongación se desencadena por la disociación de la subunidad sigma de la holoenzima RNApol I, quedando esta sub unidad disponible para su interacción con una nueva RNA pol I Factor Sigma Son una serie de proteínas que tienen como fin guiar a la ARNpol al promotor adecuado. Al unirse al núcleo permite que la holoenzima pueda reconocer una secuencia situada al inicio del operón ( promotor ) disociándose del resto de la enzima una vez iniciada la transcripción. Cada factor sigma se une a un promotor con una secuencia consenso determinada. Factores σ de E. coli El σ70 se requiere para la transcripción de los genes involucrados en las funciones fundamentales de la célula durante el crecimiento exponencial. El σ32 participa en la respuesta al shock de calor. El σ24, en la asimilación de nitrógeno. El σ28 en la síntesis del flagelo. El σ38 en la expresión de genes de fase estacionaria. 2) ELONGACION LA ARNpol lee en dirección 3´a 5´y sintetiza en dirección 5´a 3´ La cadena de ARN nuevo se va separando de la hebra molde de ADN, saliendo de la burbuja de transcripción y quedando como ARN de hebra sencilla. 3) TERMINACION Existen dos mecanismos básicos de terminación de la transcripción en procariotas Independiente de rho: asociada a una secuencia, normalmente ricas en G y C repetidas pero invertidas para asociarse entre ellas (palíndromos). Actúa como secuencia de terminación una región palindrómica en el ARN; que forma una horquilla seguida de varios residuos de uridina. Dependiente de rho: cuando no existe la señal conservada para formar la horquilla de terminación entonces el factor rho actúa para terminar la transcripción. La proteína rho es hexamérica (275kDa) con actividades DNA/RNA-helicasa y ATPasa dependiente de RNA. Rho se une al RNA y empieza a desplazarse en sentido 3’, hasta alcanzar el complejo de elongación, provocando la desnaturalización del híbrido, liberando el RNA e interrumpiendo la transcripción.
Al termino existe REGION PALINDRÓMICA
EUCARIOTAS
Transcripción en Eucariotas
En eucariotas el transcripto primario o ARN resultante de la transcripción experimenta en el núcleo la maduración post- trasncripcional, los ARN maduros se transportan luego al citosol para participar en la traducción. En el núcleo de eucariotas existen tres ARNpol diferentes (I, II, III) que sintetizan cada uno de los distintos tipos de ARN. **Etapas de la Transcripción en Procariotas
- INICIACION** Es la etapa más compleja y crítica de la transcripción Formación del complejo de iniciación más conocido como Burbuja de transcripción que es el sitio en el que la doble hélice se desenrolla de manera que la RNA polimerasa puede usar una de las cadenas de DNA como molde para la síntesis de RNA, la misma se forma en el inicio y durante la elongación se desplaza a lo largo del ADN junto con la ARNpol. La iniciación requiere de la ARNpol completa o holoenzima Una sola hebra del DNA se transcribe. Es necesaria la presencia de secuencias promotoras, que permiten reconocer donde se iniciará el proceso, estas secuencias son muy conservadas. En este caso la secuencia promotora es la CAJA TATA Se requiere la unión al ADN de proteínas llamadas factores de inicio de la transcripción o factores de transcripción (TFs). A partir de cada promotor sólo se transcribe un gen. Se requiere la separación de las hebras del ADN en un pequeño tramo cercano a la secuencia del promotor, para permitir que la ARNpol sintetice un fragmento corto de ADN, la región que sufre el desenrollamiento parcial es la burbuja de transcripción, la misma se forma en el inicio y durante la elongación se desplaza a lo largo del ADN junto con la ARNpol. En eucariotas la transición entre las fases de iniciación y elongación viene marcada por la fosforilación del dominio CTD de la RNApol-II.
Rifampicina La rifampicina se une específicamente a la subunidad β de la ARNpol bacteriana para formar un complejo estable de fármaco-enzima, de esta manera se impide el inicio de la transcripción. La rifampicina inhibe el crecimiento de muchas bacterias gran (+) y gran (-) La rifampicina eficaz frente a organismos en fase de división rápida en las lesiones cavitarias y frente a los que se dividen lentamente, como los que se encuentran en las lesiones caseosas y en los macrófagos. Estreptomicina Se une a la subunidad β de la ARNpol de esta manera se inhibe la elongación. α-amanitina Inhibe a la RNA pol II a concentraciones bajas, a la RNA pol III a concentraciones altas, y la RNA pol I es resistente. El compuesto α-amanitina es un péptido no ribosomal cíclico de ocho aminoácidos Es un inhibidor especifico de la etapa de elongación de la síntesis de ARN en eucariotas y no en procariotas α-amanitina interactúa con la hélice de la ARN polimerasa II. Esta interacción interfiere con la traslocación del ARN y el ADN necesaria para dejar el sitio de acción de la enzima libre para el siguiente ciclo en la síntesis de ARN. La unión de la α-amanitina puede disminuir la tasa de traslocación de la ARN polimerasa II a una velocidad de solo varios nucleótidos por minuto Actinomicina D La actinomicina d es un fármaco de quimioterapia anticanceroso ("antineoplásico" o "citotóxico") La actinomicina D se une directamente al ADN formando un complejo estable impidiendo la unión de la polimerasa y se inhiben las ARNpol como las ADNpol. Impiden que se formen los complejos abiertos bloqueando el paso de las polimerasas. La Actinomicina D se intercala en la doble hélice del ADN entre dos pares de bases G-C sucesivos, deformando el ADN Daunomicina Es otro compuesto intercalante, que se emplea como quimioterapéutico en diversos tipos de cáncer, ya que actúa preferentemente sobre células en crecimiento rápido. Antibióticos de tipo II: Producen la inactivación de la transcripción de forma indirecta, pues el antibiótico se une al ADN impidiendo la unión de la polimerasa o bien su avance. Actinomicina D, Acridina, Bromuro de etidio. Antibióticos de tipo III: son inhibidores indirectos de la transcripción, en este caso actúan impidiendo la acción de la ADN girasa procariota (enzima que introduce superenrollamientos negativos en el ADN). Novobiocina, Cumermicina A, Ácido nalidixico.
