Procesamiento de mRNA

Procesamiento de mRNA
M. en C. Elva Carolina Chávez Hernández
aprendegenetica.blogspot.mx
Tipos de RNA
En eucariontes las RNA
polimerasas están especializadas
El RNA es procesado para su maduración
El procesamiento puede ser CO- ó POST- transcripcional
dependiendo del tipo de RNA
RNAt
RNAm
RNAr
•
•
•
Adición del 5’ cap
Corte y empalme
(splicing)
Poliadenilación
en 3’
• Metilación de la
ribosa.
• Remoción
de
partes
intermedias
del
pre-RNAr
•
•
•
Remoción de
extremos
Modificación
de las bases.
Adición
de
-CCA
El procesamiento del pre-mRNA para obtener un
mRNA maduro es co-transcripcional
CTD
Capping del extremo 5’
Remoción de intrones
Splicing
Poliadenilación del extremo
3’
El dominio carboxilo terminal de subunidad mayor de la RNA
polimerasa II (CTD), recluta a los factores necesarios para el
procesamiento del mRNA
Capping del extremo 5’
Fosfatasa
GTP + RNA
Guanil transferasa
“Cap” (7mGpppN)
Metil transferasa
La adición del cap en el 5’ es un punto de control para que
proceda la elongación de la transcripción
Fosforilación de Ser5
de CTD
Reclutamiento de
factores que
“arrestan” a RNAPII
Se “libera” la RNAPII
Elongación productiva
Reclutamiento
de cinasas por
las enzimas de
capping
Fosforilación de
CTD-Ser2 y de
factores que
arrestan a RNAPII
Reclutamiento de
enzimas de capping
Capping del extremo
5’ del transcrito
¿Para qué añadir el 5’ Cap?
1. Le da estabilidad al mRNA en el extremo 5’ (evita corte
por exonucleasas de RNA).
2. Permite la exportación nuclear del mRNA, o en su caso
la retención en el núcleo.
3. Posibilita el inicio de la traducción en mRNAs
eucariontes.
4. Promueve la degradación de mRNAs cuando están las
señales celulares apropiadas.
Remoción de intrones (splicing)
Proceso co-transcripcional (elongación)
Remoción de intrones (splicing)
Intrón: Secuencia del pre-mRNA que se remueve en el splicing. No forma
parte del mRNA maduro.
Exón: Secuencia del pre-mRNA que permanece en el mRNA maduro.
UTR: región no traducible del mRNA, puede ser 5’UTR o 3’UTR. Las UTRs
son parte de los exones.
ORF: marco abierto de lectura (open reading frame), secuencia del mRNA
que contiene los codones que codifican la secuencia de aminoácidos de
una proteína.
Exón 1
Intrón 1
Exón 2
Intrón 2
Exón 3
pre-mRNA
Corte y empalme
mRNA maduro
5’ UTR
ORF
3’ UTR
Tipos de splicing:
Por Spliceosoma
Autocatalítico
Intrones del Grupo II
Autocatalítico
Intrones del Grupo I
¡El RNA puede tener actividad catalítica!
Ribozimas
Intrones autocatalíticos
Grupo I
Grupo II
Requiere
guanosina o
guanilato externo.
Requiere una
adenina dentro de
su secuencia.
El Intrón se libera
como cadena con
ambos extremos
libres
El Intrón se libera
como lariat. Un
solo extremo 3’
libre.
Por Spliceosoma
Secuencias necesarias para el splicing
Existen secuencias específicas en los límites exón-intrón (en el sitio 5’ y 3’ para el
splicing); así como una Adenina en el contexto de secuencia (sitio de ramificación)
que promueve la catálisis.
Reacción de Splicing
El Spliceosoma
El spliceosoma es una “maquinaria dinámica” formada por más de 100 proteínas
y 5 snRNAs (RNAs pequeños nucleares) que se unen en partículas pequeñas
ribonucleoproteícas (snRNPs)
U1 reconoce el sitio 5’ de splicing
U2 se une al sitio de formación de
la rama
Un complejo con U4, U5 y U6 se
une al spliceosoma
Se libera U1 y U4, primera reacción
de transesterificación y formación
del lariat
Segunda reacción de
transesterificación: unión de los
exones y liberación del intrón y el
spliceosoma.
La interacción entre los snRNAs y el pre-mRNA
permite la remoción de intrones por el spliceosoma
U1 y U6 interactúan con el
sitio 5’ del intrón
U2 interactúa con el
sitio de formación de
la rama
La interacción entre U6 y U2 acercan ambos sitios
1a reacción de transesterificación
U5 acerca los
extremos de
los exones
2a reacción de transesterificación
El splicing alternativo permite que a partir de un
gen se produzcan distintas proteínas similares
DNA
pre-mRNA
mRNA
Proteína
Tipos de splicing alternativo
Splicing constitutivo
Salto de exón
Retención de intrón
Exones mutuamente excluyentes
Sitio de splicing 5’ alternativo
Sitio de splicing 3’ alternativo
Consecuencia de mutaciones en intrones
Poliadenilación del extremo 3’ del
mRNA
El pre-mRNA es cortado 11-30 nt
rio abajo de la secuencia
consenso en la 3’ UTR
Poliadenilación en el extremo
3’ del pre-mRNA genera la
cola del poli (A)
La poliadenilación del extremo 3’ está
acoplada a la terminación de la transcripción
La poliadenilación del extremo 3’ está
acoplada a la terminación de la transcripción
La poliadenilación del extremo 3’ está
acoplada a la terminación de la transcripción
La poliadenilación del extremo 3’ está
acoplada a la terminación de la transcripción
Mucho procesamiento
después...
¿Cuál es la importancia del
procesamiento de mRNA?
La salida del mRNA al citoplasma es coordinada por proteínas unidas
a la molécula:
CBC: Complejo de unión al 5’ Cap (Cap Binding Complex)
EJC: Complejo de unión de exones (Exon Junction Complex)
PABP: Proteína de unión a la cola de poli(A)(Poly(A) Binding Protein)
Resumen sobre Transcripción
Procariontes
Eucariontes
1. Todas las especies de RNA son
sintetizadas por la misma especie de RNA
polimerasa.
1. Hay 3 diferentes RNA polimerasas
responsables de la transcripción de
diferentes moléculas de RNA
2. El mRNA se traduce durante la
transcripción.
2. El mRNA es procesado antes de ser
transportado a citoplasma (adición de CAP,
cola de poliA, splicing)
3. Los genes son segmentos contiguos de
DNA alineados ininterrumpidamente con el
RNA traducido a proteína.
3. Los genes frecuentemente se interrumpen
por intrones.
4. Los mRNAs son frecuentemente
policistrónicos (operones)
4. Los mRNAs son monocistrónicos
5. La RNA polimerasa solo requiere a sigma
para reconocer el promotor
5. Las RNA polimerasas requieren múltiples
factores de transcripción adicionales para
reconocer el promotor.
6. No hay procesamiento co- transcripcional
del mRNA, pero sí hay procesamiento posttranscripcional de tRNA y rRNA
6. El mRNA sufre procesamiento extenso
durante la transcripción. Hay procesamiento
post-transcripcional de tRNA y rRNA.