Transcripción y Procesamiento de rRNA y tRNA

Transcripción y Procesamiento de
rRNA y tRNA Organización
de los
genes de
rRNA
Los rRNAs
se encuentran
altamente
conservados
ITS
rRNA
Procarionte
3´ ETS
5´ ETS
16S
tRNA
5S
23S
rRNA
Eucarionte
NRPA!
ITS1
5´ ETS
18S
ITS2
5.8S
3´ ETS
25S / 28S
3´ ETS
NRPC!
5S
ETS: External transcribed spacer
ITS: Internal Transcribed spacer
Nat Rev. Mol. Cell Biol. 2:7:514-20
Transcripción por RNA polimerasa I
Organización de
repetidas en
tandem (DNA)
Unidad transcripcional
(DNA)
Transcrito precursor (45S)
rRNA maduros
Procesamiento POST-transcripcional
derRNA
rRNAProcariontes
Procesamiento
post-transcripcional de
PROCARIONTES
16S
30S
tRNA
23S
5S
Exonucleasa=
Endonucleasa=
16S
tRNA
23S
5S
Nat Rev. Mol. Cell Biol. 2:7:514-20; WIREs RNA 2015, 6:225–24
Procesamiento POST-transcripcional
derRNA
rRNA Eucariontes
Procesamiento
post-transcripcional de
S. cerevisiae
18S
35S
5.8S
Mamíferos
EUCARIONTES
25S
5.8S
18S
47S
28S
45S
33S
41S
20S
27S
32.5S
21S
32S
26S
12S
NÚCLEO
CITOPLASMA
18S
6S
5.8S
25.5S
25S
28.5S
18S
18S
6S
5.8S
28S
En eucariontes ribonucleoproteínas
nucleolares
Procesamiento
POST-transcripcional
depequeñas
rRNA (snoRNPs)
establecen modificaciones químicas en el rRNA (45S) durante su
Participación de RNAs pequeños nucleolares (snoRNAs) para las modificaciones
químicas
de bases
procesamiento.
Box D´
Box C´
C/D box
snoRNA
Box C
H/ACA
snoRNA
Box D
5´ 3´
ψ
ψ
3´ rRNA
5´
3´
CH3
CH3
3´ rRNA
rRNA
5´ 3´
5´
5´
Box H
Box ACA
ANANNA
ACA
3´
La
Biogénesisel procesamiento
de los Ribosomas
un proceso
En eucariontes
de rRNA es
y ensamble
de
sistemático
y complejo
ribosomas ocurre
en el núcleo Pol I
NUCLEOLO
Cluster de rDNA
Transcripción
Pol III
Pol II
5S
snoRNA
Pre-rRNA 47S
Procesamiento
18S
5.8S
28S
18S
5.8S
28S
m 7Gcap
rRNA 5S snoRNA
Modificación
Proteínas
ribosomales (RPs)
y Factores de
ensamblaje (AFs)
AAn
Ensamblado
CITOPLASMA
Pre-40S
Pre-60S
Transporte
RanGTP
Pre-40S
NUCLEOPLASMA
RanGTP
Pre-60S
Modificado de doi:10.1038/nsmb.2939
Muy pocos genes se encuentran tan altamente conservados como el rRNA16S (18S).
Conservación
de la secuencia y esructura secundaria de
Aun cuando no se conoce con exactitud la tasa de cambios (tasa de mutación) en la
secuenciaa del
gen. Esde
ampliamente
utilizado como marcador de las distancias y
rRNA
lo largo
la evolución
relaciones evolutivas de los organismos
rRNA%16S
rRNA%16S
Eubacteria
Arqueobacteria
rRNA%18S
Eucarionte
rRNA%23S
rRNA%25S
Composición deRibosoma
los ribosomas
procarionte
y eucarionte
Composición
Eucarionte
y Procarionte
En el ribosoma ocurre la síntesis de proteínas
Los procariontes tienen un ribosoma 70S
Formado por 2 subunidades:
- Grande (mayor) de 50S
- Pequeña (menor) de 30S
70S
Los Eucariontes tienen un ribosoma 80S
Formado por 2 subunidades:
- Grande (mayor) de 60S
- Pequeña (menor) de 40S
80S
50S
30S
60S
40S
- rRNA 23S
- rRNA 5S
- 34 proteínas
- rRNA 16S
- 21 proteínas
- rRNA 25/28S
- rRNA 5.8S
- rRNA 5S
- ~49 proteínas
- rRNA 18S
- ~33 proteínas
La estructura de los ribosomas es muy parecida entre
procariontes y eucariontes.
El tamaño de los rRNAs y el número de proteínas en las
subunidades ribosomales varía entre procariontes y
eucariontes.
¿Por qué?
Transcripción de tRNA por RNA pol III
Los promotores de Clase III (RNA
pol III) se distinguen por ubicarse
dentro de la región que se
transcribe (entre +41 y +87)
Unidades transcripcionales de
tRNAs y rRNA 5S, otros snRNAs
El complejo de RNA pol III es el
mas grande y pesa 700 kDa
Procesamiento POST-transcripcional del tRNA
1. 
2. 
3. 
4. 
Extremo 5’: Corte por RNasa P (RIBOZIMA) Extremo 3’: Corte por RNasa D (proteína) y adición de CCA Remoción de intrón Modificación de bases tRNA maduro: estructura de trébol
•  75-­‐90 ribonucleoPdos. •  ConPene bases modificadas. Brazo aceptor Brazo TψC Brazo D Brazo Variable Brazo an(codón Plegamiento espacial del ARNt
•  El ARNt se pliega sobre sí mismo para adoptar una estructura 3° con forma de L inverPda. •  En un extremo queda el brazo aceptor y en otro el brazo anPcodón. Bases
modificadas
se encuentran
los tRNA
Bases
modificadas
queque
se encuentran
en losen
ARNt
Bases normales
Bases modificadas
Uridina
Ribotimidina (T)
Citidina
3-metilcitidina 5-metilcitidina
Adenosina
Guanosina
Inosina
Dihidrohuridina (D) Pseudouridina (⍦)
Metiladenosina
7-metilguanosina
Queuosina (Q)
4-Tiouridina
Isopentiladenosina
Wyosina (Y)
Bases modificadas que se encuentran en los tRNA
Alrededor del 12% de los residuos de tRNAs sufren modificaciones (aprox 8
modificaciones por tRNA.
Se han identificado más de 100 modificaciones diferentes
Posición
Modificación en tRNA
Función
9
m1G
Plegamiento de tRNA
54
m5U y rT
Estabilidad de tRNA
1, 29, 30, 35, 36
Ψ
Desconocida
64
2ʹ-O-ribosyladenosine
Discriminación
entre
tRNAMet
iniciador
y
elongador
16, 17 y 47
D
Desconocida
Modificado de doi:10.1038/nrg3861
Función del tRNA en traducción:
intérprete
AA específico (Aminoácido)
mRNA
XYZ
El AA debe ser adaptado para reconocer el codón XYZ
Solución:
El RNA de transferencia como Adaptador
a) Apareamiento de bases con el codón
Interacción Codón | Anticodón
b) Reconocimiento específico
El Código Genético
El código genético
Es una serie de reglas que definen como los 4 nucleótidos en el mRNA se traducen en
en un código de 20 aminoácidos, los cuales conforman las proteínas.
Tres letras: un aminoácido
Consiste en la combinación de tres letras (nucleótidos) llamados codones; cada uno
Cuatro aletras
en total,
ordenadas
en tripletes:
corresponde
un aminoácido
específico
o una señal
de paro. 64 posibilidades
A U
El Código
Genético
No es sobrelapado
C
G U C U
U A C A U
Tres bases
codifican
Un aminoácido
El
permite
la traducción
fidedigna
de RNA
a Proteína
identificando
El Código
CódigoGenético
Genético
permite
la traducción
fidedigna
de ARN
a
las
bases por
tripletes para
cada
aminoácido
Proteína
identificando
lasincorporar
bases por
tripletes
para incorporar
No polar
cada aminoácido
Aromáticos
G
A
C
U
G
A
C
U
G
A
C
U
G
A
C
U
U
C
A G UC A
UC
G
G
UC
A
C
U
G
A
G
A
C
AG U C
G U
A C
C UG A
U
U
G A
C U GA C
Polar sin carga
A
G
U
Polar carga +
C
A
G
U
C
G
A
C
U
G
A
G
U
C
A
G
U
C
A
G
U
C
A
Polar carga -
Modificado;de;doi:10.1038/nchembio847
El código genético es degenerado:
Hay 64 posibles combinaciones de tripletes, pero solo 20
aminoácidos; Más de un triplete por aminoácido
El código genético NO es ambiguo:
Un triplete solo puede significar un aminoácido
Interacción codón-anticodón
Interacción
codón-anticodón
tRNA
Las cadenas que interaccionan son
ANTIPARALELAS
La 3ª posición del CODON puede no
aparear (hipótesis del “bamboleo”)
Las bacterias tienen 31 diferentes tRNA
Los eucariontes tienen 48
Base en
codón en Posibles bases
posición de en anticodón
bamboleo
U
A, G o I
C
Anticodón
Base en
codón en Posibles bases
posición de en anticodón
bamboleo
U
A, G o I
GoI
C
GoI
A
UoI
A
U
G
CoU
G
G
3´
5´
Posición de
bamboleo
5´
3´
Codón
mRNA
El carboxilo del aminoácido forma un enlace
ester con la ribosa 3’ del tARN
Aminoacilación del tRNA por AARS
1ATP
1. Formación de
aminoacil-adenilato
2. Síntesis de aminoacil-tRNA
Activación del aminoácido antes de su unión al tRNA. Esta activación se realiza
por la aminoacil tRNA sintetasa
Aminoacil Adenilato (aminoacil AMP)
(AARS) y ATP para dar lugar a un
Las AARS son específicas para cada aminoácido
Fidelidad del código genético!
Las AARS tienen dos mecanismos de
corrección: para el aminoácido y para el ARNt
Este mecanismo de edición reduce los errores a 1 por cada 40,000 aminoacilaciones ¿Cómo
dsicriminar
entreentre
aminoácidos
similares?
¿Cómo
discriminar
aa muy parecidos?
Val
Ile
Leu
= VIL
Aminóacidos de cadena ramificada (Branched Chain
Aminoacids; BCAA)
Son muy frecuentes en todas las proteínas, se utilizan
como suplemento alimenticio
Aminoácidos similares pasan por un doble filtro en las aa-tRNA
Aminoácidos similares pasan por un doble filtro
sintetasas
El sitio de edición es más pequeño que el catalítico
Sitio Catalítico
Sitio de edición
Isoleucil – tRNA sintetasa
Leu
Leu es demasiado grande para el sitio activo de síntesis
Ile
Ile cabe en el sitio de síntesis pero no en el de edición
Val
Val cabe en el sitio de síntesis y en el de edición por lo
que es eliminado
Garantiza la fidelidad
del código genético
Hay dos clases de AARS
I
II
Clase I: aminoacila primero el 2’OH y
luego transesterifica al 3’OH de la
ribosa
Clase II: aminoacila directamente el
3’OH de la ribosa
Si la secuencia del mRNA se lee por tripletes existen tres
posibles marcos de lectura. ¿Cómo saber cuál de los tres es el
correcto?
¡ Se define por el codón de inicio AUG !
Marco abierto de lectura (ORF; open reading frame)
Policistrónico (varios ORFs)
Monocistrónico (1 ORF)
Tenemos la siguiente secuencia de DNA en la que se señala el sitio de inicio de
la transcripción (Inr) y la dirección (de izquierda a derecha).
Inr
5’ CAACGATGCCATCAGAGCCCAGGACGTGATTTAA 3’!
3’ GTTGCTACGGTAGTCTCGGGTCCTGCACTAAATT 5’!
C
a)  Escribe la secuencia de mRNA transcrita indicando los extremos 5’ y 3’.
b)  Ubica el sitio donde comienzan a leerse los tripletes de codones y deduce la
secuencia de aminoácidos de la proteína que se traduce. Señala los
extremos amino (NH2) y carboxilo (COOH) de la proteína.
c)  Si se produce una mutación por inserción de C en el sitio indicado con la
flecha roja, ¿Cuál será la secuencia de aminoácidos?