Transcripción en eucariontes

Transcripción en eucariontes Diferentes tipos de RNA polimerasas
! 
1. RNA Polimerasa I sintetiza RNA ribosomal (rRNA) 5.8S,
18S y 28S.
! 
2. RNA Polimerasa II sintetiza RNAs mensajeros (mRNA),
RNAs pequeños nucleolares (snoRNA), micro RNAs (miRNA),
RNAs pequeños interferentes (siRNA) y la mayoría de RNAs
pequeños nucleares (snRNA).
! 
3. RNA polimerasa III sintetiza RNAs de transferencia
(tRNAs), rRNA 5S y algunos RNAs pequeños nucleares (snRNAs).
!   En plantas hay RNA Polimerasa IV y V involucradas en la síntesis
de ciertos siRNAs y silenciamiento epigenético.
La Topología del DNA
eucarionte impone mayor
limitación al acceso de la
RNA polimerasa y factores
de transcripción
Organización nuclear eucarionte
Nucleolo
Territorios cromosómicos
Fábricas transcripcionales
Poros nucleares
Complejos ribonucleoprotéicos
nucleares
Territorios cromosómicos
nucleares
Fábricas transcripcionales
Chakalova et al., 2005
TRANSCRIPCIÓN
ACTIVA
TRANSCRIPCIÓN
INACTIVA
INTERFASE
METAFASE
REPLICACIÓN
EUCROMATINA VS HETEROCROMATINA
B
Transcripción
A
Proteínas modificadoras
de Histonas
Remodeladores de
cromatina
Factores de Transcripción
y RNA polimerasa
Otros Remodeladores de
cromatina
Promotores Basales eucariontes Clase II
(RNA pol II) para mRNAs
INICIO
Eucariontes
Bacteria
Unión TBP
Unión Holoenzima
Cambio conformacional
Unión TFIIB
Unión RNA pol II y TFIIF
Complejo cerrado
Complejo de pre-inicio
Complejo abierto
Unión TFIIE y TFIIH
Síntesis de RNA
Liberación de Sigma
Complejo de inicio
Síntesis de RNA
Fosforilación de CTD
De RNA pol II y liberación
De varios factores TFII
Escape del promotor
Escape del promotor
Factores Basales de transcripción Clase II (TFII)
TFIID: TBP (proteína de unión a caja TATA) y factores
accesorios
TFIIA: Estabiliza la unión de TFIID
TFIIB: Ayuda a posicionar al complejo de factores y la RNA
pol II sobre el promotor
TFIIF: Proporciona la ocupación de 30 pb, tiene actividad de
helicasa para abrir la doble cadena en el sitio +1
TFIIE: Recluta a TFIIH y regula sus actividades de helicasa y
cinasa
TFIIH: Complejo de 9 subunidades: actividad de helicasa
para abrir la doble hélice e iniciar transcripción; actividad de
cinasa para fosforilar el Dominio Carboxilo Terminal (CTD)
de la RNA pol II y permitir escape del promotor; actividad de
exonucleasa para reparar errores en NER
La unión de TBP a un sitio TATA distorsiona la
cadena y permite el reconocimiento del sitio +1
por las tres polimerasas eucariontes
La RNA polimerasa II
- 12 subunidades formando un complejo de mas de 500 kDa
cola que se fosforila (CTD)
RNA pol bacteriana
Esquema General del Complejo Transcripcional
Eucarionte
TFs: Factores basales de transcripción; TFI (RNA pol I), TFII (RNA pol
II), TFIII (RNA pol III)
TAFs: Factores de transcripción accesorios (facilitan la unión de TFs)
Activadores: Proteínas que unen secuencias distantes en el DNA
llamadas “enhancer” o “intensificador” y estimulan la transcripción
Represores: Proteínas que unen secuencias distantes en el DNA
llamadas “silencer” o “silenciador” y reprimen la transcripción
MEDIADOR: Complejo MULTI-proteico que comunica a los
Activadores/Represores con TFs/TAFs para REGULAR los niveles de
Transcripción (NO se une directamente al DNA)
PIC: Complejo de pre-inicio de la transcripción
Unidades transcripcionales Clase I (Transcritos por RNA pol I)
ARN ribosomal
18S,
28S,
5.8S
Unidades transcripcionales Clase III (Transcritos 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
ELONGACIÓN
Bacteria
Eucariontes
ELONGACIÓN
mRNA
Eucariontes
Modificación del
extremo 5’ del RNA
Remoción de intrones
Modificación del
extremo 3’ del RNA
1. Capping
Adición de “cap” (7mGpppN)
en el extremo 5’
1)  La fosfatasa remueve un
fosfato del 5´
2) Una guanil transferasa
agrega GMP
3) Una metil transferasa
agrega el grupo metilo
¿Para qué 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.
2. Remoción de intrones
(splicing)
Corte en la unión exónintrón; junta dos exones
Dos reacciones de transesterificación
Catalizadas por RNA;
RIBOZIMA
Existen secuencias específicas en los límites exón-intrón y una
Adenina en contexto de secuencia que promueve la catálisis
R= purinas
Y= pirimidinas
Una molécula de RNA (snRNA) es responsable del
corte: actividad RIBOZIMA
Los snRNAs forman parte de
partículas ribonucleoprotéicas
(snRNPs): U1, U2, U4, U5, U6
Además participan otras
proteínas como BBP y U2AF
3. Poliadenilación en extremo 3’
TERMINACIÓN
TERMINACIÓN
Proteínas específicas reconocen las secuencias de
poliadenilación
El RNA es cortado y la enzima
Poli-A polimerasa (PAP)
agrega Adeninas (50-250)
TERMINACIÓN
TERMINACIÓN
Proteínas de unión a la
cola de poli A se unen
(PABP)
Pueden existir cortes alternativos de intrones/exones en el premRNA (Splicing altenativo) y sitios alternativos de poliadenilación
Fuente de variabilidad genética, dependiendo de tejido, desarrollo, etc.
Un gen
5 mRNAs maduros
5 proteínas diferentes
El receptor de exporte nuclear dirige la salida del mRNA
del núcleo al citoplasma
La salida del mRNA es coordinada por proteínas
unidas a la molécula:
CBC: Complejo de proteínas de unión al “5’ Cap”
EJC: Complejo de “splicing” de intrones
PABP: Proteína de unión a cola de poli A
Inhibidores de la transcripción eucarionte
+
N
H
Acridina
Actinomicina D
Sar
L-Pro
Sar
L-meVal
D-Val
O
L-Pro
D-Val
L-Thr
O
L-meVal
O
L-Thr
C
C
N
Se intercala entre
bases G y C
NH2
O
O
CH3
O
CH3
a-amanitina
Es un octapéptido bicíclico
que se obtiene del hongo
Amanita phalloides. Inhibe la
transcripción de la RNA
polimerasa II eucarionte.
Resumen
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- y posttranscripcional del mRNA
6. El mRNA sufre procesamiento extenso
durante y después de la transcripción