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Transcripción en Eucariotas
Darik Edison Yupanqui Yautibug
Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Estatal de Guayaquil
Biología Molecular y Genética – Grupo #1
Mgs. Gustavo Escobar Valdivieso
6 de agosto de 2023
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Transcripción en Eucariotas, Esquemas y mapas conceptuales de Métodos Computacionales
Este documento proporciona una descripción detallada del proceso de transcripción en organismos eucariotas. Explica las etapas clave, como la iniciación, la formación del complejo de iniciación, la liberación del promotor y la transición a la elongación, así como los eventos que ocurren durante la elongación y la terminación de la transcripción. También aborda el procesamiento postranscripcional del arn mensajero (mrna), incluyendo la modificación del extremo 5' con la formación de la estructura de caperuza, la metilación de la caperuza y la modificación del extremo 3'. El documento destaca la complejidad de la regulación de la expresión génica en células eucariotas y cómo esta separación en tiempo y espacio entre la transcripción y la traducción contribuye a la diversidad y funciones específicas de estas células.
Tipo: Esquemas y mapas conceptuales
2021/2022
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Transcripción en Eucariotas Darik Edison Yupanqui Yautibug Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Estatal de Guayaquil Biología Molecular y Genética – Grupo # Mgs. Gustavo Escobar Valdivieso 6 de agosto de 2023
La transcripción es un proceso que implica la síntesis de una molécula de RNA utilizando la información genética presente en la región codificante de un DNA. Es decir, se crea una 'copia' de RNA, la cual tiene una secuencia complementaria y antiparalela a una de las hebras del DNA que actúa como molde. Esta etapa es el segundo paso fundamental en el proceso clásico de transmisión de la información genética. En los organismos eucariotas, el producto resultante de la transcripción se conoce como transcrito primario, el cual pasa por procesamiento postranscripcional en el núcleo para convertirse en RNA maduro. Posteriormente, los RNA maduros son transportados al citosol, donde se involucran en el proceso de traducción. Esta separación en tiempo y espacio entre la transcripción y la traducción implica una regulación más compleja de la expresión genética en las células eucariotas, lo que contribuye a la diversidad y funciones específicas de estas células. Iniciación La etapa más compleja de la transcripción, donde ocurre la mayor parte de la regulación, es la iniciación. Este proceso implica la separación de las hebras del DNA en una pequeña región cercana al promotor basal. Esto permite que la RNA polimerasa sintetice un fragmento corto de RNA (alrededor de 10 nucleótidos) al emparejarse con la hebra molde. Esta región de DNA que experimenta este desenrollamiento parcial se conoce como burbuja de transcripción, que se forma al inicio y se desplaza a lo largo del DNA junto con la RNA polimerasa durante la elongación. Para la iniciación, se requiere la unión de proteínas llamadas factores de inicio de la transcripción o, más comúnmente, factores de transcripción (TF), al DNA. Tanto estos factores como los promotores serán estudiados en detalle más adelante. En los procariotas y las mitocondrias, es común que un mismo promotor inicie la cotranscripción de varios genes contiguos. Por el contrario, en el genoma nuclear de los eucariotas, a partir de cada promotor solo se transcribe un gen. Diferentes genes, especialmente dependiendo de la RNA polimerasa involucrada, utilizan distintos tipos de secuencias promotoras, a las cuales se unen diferentes factores de transcripción. Formación del complejo de iniciación El complejo plurimolecular es esencial para el funcionamiento de la ARN polimerasa. Este complejo implica la unión de varios factores de transcripción (TF) a las regiones promotoras del ADN, junto con la incorporación de la enzima ARN polimerasa con su dominio CTD no fosforilado. Para la formación de este complejo, se han propuesto dos modelos: Modelo de holoenzima: En este modelo, la ARN polimerasa-II se une primero a los factores de transcripción y luego el conjunto se une al promotor del ADN. Modelo escalonado: En este modelo, los factores de transcripción se asocian a la región promotora uno tras otro y en un orden específico, y la polimerasa se une al final, completando así el complejo plurimolecular.
La polimerasa añade nuevos nucleótidos al extremo 3' del ARN en crecimiento. Detrás de la polimerasa, la cadena de ARN recién sintetizada se separa de la hebra molde del ADN, quedando como una sola cadena de ARN (ARN monocatenario). En el ADN, las dos hebras se vuelven a emparejar, y la doble hélice se vuelve a enrollar, nuevamente con la ayuda de las topoisomerasas. Terminación El complejo de transcripción responde a señales específicas para concluir el proceso, lo que lleva a la liberación del ARN formado. Los detalles de esta etapa aún no están completamente comprendidos. Sin embargo, se sabe que la etapa de terminación está relacionada con las señales que indican la poliadenilación del extremo 3' de los ARN mensajeros (mRNA). El resultado final de la terminación es la separación de los componentes del complejo de transcripción. En el caso de la RNA polimerasa II, esta enzima debe ser desfosforilada para poder ensamblarse en un nuevo complejo de iniciación y comenzar otro ciclo de transcripción. Es importante destacar que el extremo 3' del ARN funcional no corresponde al punto exacto donde la polimerasa detiene su elongación. Durante el proceso de maduración postranscripcional, la molécula de ARN recién transcrita es cortada. Por esta razón, en eucariotas, no es tan crucial precisar el punto exacto de terminación como lo es en procariotas. Además, la dificultad para estudiar las secuencias y mecanismos de terminación en eucariotas se debe a la vida corta de los transcritos primarios y la dificultad para aislarlos.
Procesamiento del RNA Mensajero La maduración del mRNA puede describirse mediante tres tipos de modificaciones, que pueden transcurrir de forma sucesiva o simultánea, todas ellas realizadas en el núcleo. Modificación del extremo 5’ El extremo libre 5’-PPP del mRNA eucariótico comienza a modificarse muy pronto, poco después de iniciada la transcripción. Se trata de una modificación covalente que, globalmente, implica tres tipos de enzimas (fosfatasa, guanililtransferasa y metilasas) y que conduce a la incorporación singular de un nucleótido protector sobre el NTP de la posición 5’ terminal del RNA. Formación de la caperuza 5’ Se realiza en dos etapas: una desfosforilación previa y una guanililación a costa de GTP En el proceso de guanosilación del mRNA, se realiza una serie de reacciones en las que se transfiere un residuo guanililo. Sin embargo, el resultado conjunto de estas dos reacciones es la incorporación de un solo residuo de guanosina al mRNA, lo que se conoce como "caperuza de guanina", "caperuza 5'" o "casquete 5'" (denominada así en inglés como "cap").
Modificación del extremo 3’ Formación del extremo 3’ y su relación con el final de la transcripción En el mRNA eucariótico, se presenta una peculiaridad en cuanto a la posición del extremo 3'. A diferencia de lo que podría esperarse, el extremo 3' del mRNA no corresponde al lugar donde termina la transcripción (que ocurre mediante la interacción de las RNA polimerasas con proteínas de pausa o terminación). En realidad, el extremo 3' del mRNA proviene de la escisión de la molécula de pre-mRNA en una posición situada más arriba en la cadena. Como resultado de esta escisión, el mRNA es más corto en su extremo 3' en comparación con su transcrito primario. Esta particularidad en el procesamiento del mRNA es importante para su maduración postranscripcional, asegurando que el mRNA funcional tenga el extremo 3' adecuadamente formado y listo para su posterior traducción en la síntesis de proteínas.
Bibliografía 1 . Herraez A. Biologia Molecular e ingeneria genetica [Internet]. [citado el 6 de agosto de 2023]. Disponible en: http://file:///C:/Users/USER/AppData/Local/Temp/MicrosoftEdgeDownloads/cf623719- 62e1- 4284 - 9aa5- f2ef9f558f2f/BIOLOGIA%20MOLECULAR%20e%20INGENIERIA%20GENETICA.p df