Capítulo 12 - Biomilenio
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Capítulo 12 TRANSCRIPCIÓN Esquemas La síntesis del ARN se realiza utilizando como molde una de las cadenas de ADN, denominada molde, negativa o no codificante. Se copia la secuencia de ADN ubicando ribonucleótidos de forma complementaria a los desoxirribonucleótidos. La enzima que cataliza la formación del ARN es la ARN polimerasa. Ésta se une a una secuencia específica del ADN llamada promotor y sintetiza ARN en sentido 5´ 3´, dirección que se denomina “río abajo”. La síntesis de ARN avanza en sentido 5´ 3´ copiando la cadena molde de ADN 3´ a 5´. Capítulo 12 - Transcripción en Procariontes Estructura de la ARN polimerasa de procariontes: La enzima ARN polimerasa de procariontes consta de cinco subunidades (dos alfa, dos beta y una gama), que componen la enzima completa u holoenzima. La subunidad sigma es la que inicia la transcripción. La enzima se une al ADN en regiones específicas llamadas secuencias consenso: TATAAT y TTGACA. Capítulo 12 La finalización de la transcripción depende de una proteína denominada Rho, que se une el ARN y llega al extremo 3´ donde lo libera de la ARN polimerasa. La proteína Rho interactúa con el ARN procarionte, causando su separación del ADN y finalizando, así, la transcripción. Capítulo 12 - Transcripción en Eucariontes Existen tres tipos de ARN polimerasa en eucariontes, todas compuestas por varias subunidades. - ARN polimerasa I: transcribe ARNr - ARN polimerasa II: transcribe ARNm y ARN pequeños - ARN polimerasa III: transcribe ARNt y algunos ARN pequeños. Éstas no se unen directamente al ADN sino que necesitan proteínas llamadas factores basales de transcripción (TFI, TFII y TFIII). Las secuencias promotoras en el ADN se llaman TATA box, CAAT y CG. La transcripción es regulada por proteínas denominadas factores específicos. La finalización se produce cuando la enzima llega a la secuencia del ADN AAUAAA, señal de poliadenilación. Características ARN polimerasa Secuencias promotor Unión de la ARN pol al ADN Apertura ADN Finalización TRANSCRIPCIÓN PROCARIONTES Única. Formada por cinco subunidades TATAAT y TTGACA Directa: no requiere factores de transcripción Realizada por la ARN pol Proteína Rho EUCARIONTES Tres tipos: I, II y III. Formadas por varias subunidades. TATA box, CAAT y CG Requiere Factores de Transcripción (TFI, II y III) Realizada por la Helicasa Señal de poliadenilación - Procesamiento del ARN Los ARN recién sintetizados son modificados de distintas maneras hasta adquirir su forma funcional. Los ARNr y ARNt (eucariontes y procariontes) y los ARNm eucariontes, pasan por una serie de pasos de maduración. Los ARNm procariontes no sufren procesamiento alguno y son utilizados directamente para la síntesis proteica. En particular, los ARNm eucariontes son sometidos a grandes modificaciones antes de ser transportados desde el núcleo hacia el citoplasma para que allí sirvan como moldes para la síntesis de proteínas. Capítulo 12 Los ARNt eucariontes y procariontes son sintetizados a partir de precursores de gran tamaño: los pre-ARNt. La maduración de los pre-ARNt consiste en: Procesamiento del extremo 5´ por corte debido a la enzima ARNasa P. Esta es una enzima particular dado que está compuesta por ARN: es una ribozima (una enzima en la que el componente catalítico es ARN y no una proteína). Corte del extremo 3´ por una ARNasa convencional y adición posterior de la secuencia CCA. Modificación química de algunas de las bases en ciertas posiciones dentro de la molécula de ARNt. Estructura de una molécula de ARN de Transferencia (ARNt) Capítulo 12 La maduración de los pre-ARNr: Tanto en eucariontes como en procariontes hay varios tipos de ARNr que se obtienen a partir del corte de un precursor único de gran tamaño: el pre-ARNr. En los eucariontes hay un único tipo de ARNr que no es procesado y que se transcribe a partir de un gen distinto (el ARNr 5S). Estructura de un Ribosoma La maduración de los ARNm eucariontes consiste en: Agregado en extremo 5´ de un casquete o cap (7 metil-guanosina) necesario para la traducción. Agregado en extremo 3´ de una cola poli-A (poliadenilación) que regula la traducción y la estabilidad del ARNm. Splicing El splicing tiene lugar dentro del núcleo en grandes complejos denominados espliceosomas, compuestos por proteínas y por un tipo especial de ARN, el ARN nuclear de pequeño tamaño. Capítulo 12 Esquematización del proceso de maduración o splicing en eucariontes. El ARNm maduro es un conjunto de exones, ya que los intrones se remueven El corte de los intrones se realiza en forma ordenada: primero se corta el extremo 5´y luego el 3´. Luego, el intrón cortado es degradado. Exón 1 Exón 2 Corte en extremo 5´ del intrón. Exón 1 Exón 2 Corte en extremo 3´ del intrón y empalme de exones Exón 1 Exón 2 Capítulo 12 - Splicing alternativo Muchos pre-ARNm tienen múltiples intrones por lo que pueden producirse distintos ARNm a partir de un mismo gen combinando los sitios de corte 5´y 3´. Esta posibilidad de combinar los exones es un nueva forma de controlar la expresión génica ya que pueden obtenerse distintos ARNm a partir de un mismo pre-ARNm. Mediante el Splicing Alternativo, un mismo pre-ARNm puede originar varios ARNm maduros diferentes, que se traducirán en proteínas distintas.
