24. Transcripción

UNIDAD N° 3: UNIDAD N° 3:

Tema 3: TRANSCRIPCION DEL ADNTema 3: TRANSCRIPCION DEL ADN

Blgo. Ms. Pablo Chuna Mogollón

Profesor Auxilar T.C. Area Biología

Departamento Académico de Ciencias - UPAO

La transcripción es el proceso mediante el cual, a partir de una molécula de DNA doble

hélice, se sintetiza una molécula de RNA, complementaría a una de las hebras de DNA.

CARACTERISTICAS GENERALES Es monocatenaria. Sólo se transcribe una cadena de DNA Es selectiva. Sólo se sintetiza RNA a partir de ciertas regiones del DNA. Es reiterativa. Es decir, una misma región de DNA puede estar siendo transcrita

simultáneamente por varias RNA polimerasas, con lo que se obtienen muchas copias. No requiere de cebadores

TRANSCRIPCION

EN PROCARIOTAS

• RNA Polimerasas (RNA Pol)

• Topoisomerasa I• Pirofosfatasa.• DNA molde• Los 4 ribonucleótidos trifosfato:

(ATP, CTP, GTP, UTP)• Mg++

• Factores de transcripción:

sigma (σ), rho (ρ)

REQUERIMIENTOS DE LA TRANSCRIPCION

EN EUCARIOTAS

• RNA Polimerasas (RNA Pol)

I, II y III

• Topoisomerasa I• Pirofosfatasa.• DNA molde• Los 4 ribonucleótidos trifosfato:

(ATP, CTP, GTP, UTP)• Mg++, Mn++

• Factores de transcripcion específicos.

Activadores y represores• Factores de Transcripción basales:

TFIIA, TFIIB, TFIID, TFIIE, TFIIF, TFIIH.

TFIIS, TFIIIS (elongina).• Poli A polimerasa.• Espliceosoma

La RNA Polimerasa dependiente de DNA (procariota):

Subunidad Nº de subunid. en holoenzima

Gen Función

Alpha (α) 2 Rpo A Requerido para el ensamble de la enzima, interactúa con algunas proteínas regulatorias

Beta (β) 1 Rpo B Forma una pinza y esta involucrada en la catálisis. Es el sitio de acción de rifampicina

Beta’ (β’) 1 Rpo C Forma una pinza y permite unión a cadena molde

Omega (ω) 1 Rpo Z Contribuye en la estabilización de la enzima pero no es requerido para la actividad enzimática

Sigma (σ) 1 Rpo D Dirige la enzima al promotor pero no es requerida para la formación del enlace fosfodiester

ETAPAS DE LA TRANSCRIPCION Iniciación: unión del RNA pol a un sitio promotor e inicio de la síntesis de la cadena. Elongación: alargamiento de la cadena de RNA Terminación: finaliza la síntesis y se libera la molécula de RNA completa

El primer paso es la unión de la RNA polimerasa (RNA pol) al sitio promotor del DNA –una secuencia específica de varios pares de bases que determina donde empieza la síntesis de RNA y que hebra de DNA sirve como molde.

Aproximadamente 10 bases corriente arriba del punto de inicio se encuentra la secuencia de 6 nucleótidos, TATAAT, denominada secuencia -10 o caja Pribnow (caja TATA). Por convención, los nucleótidos se nuemran desde el punto de inicio (+1) con números positivos hacia la derecha (corriente abajo -”downstream”) y negativos hacia la izquierda (corriente arriba - ”up stream”).

UNION DE LA RNA POLIMERASA AL PROMOTOR

Una vez que la molécula de RNA polimerasa se ha unido al promotor y se desenrolla localmente la doble hélice del DNA, una las cadenas sirve como molde para la síntesis de RNA, usando como sustrato ribonucleótidos trifosfato.

El punto de inicio casi siempre es una purina y suele ser adenina. La RNA pol cataliza la formación de un enlace fosfodiéster entre el grupo 3’ hidroxilo del

primer ribonucleótido trifosfato y el grupo 5’ fosfato del segundo; luego va agregando nucleótidos, hasta que la cadena tiene alrededor de 9 a10 nt de longitud. En este punto el sigma generalmente se separa de la molécula de la RNA pol.

INICIACION

La elongación continúa cuando la RNA pol se mueve a lo largo de la molécula de DNA, desenrollando la doble hélice poco a poco y añadiendo un nucleótido complementario de manera que la cadena de RNA va creciendo en dirección 5’ → 3’.

La RNA pol se mueve a lo largo de la hebra molde desde 3’ hacia el extremo 5’. A medida que va creciendo la cadena de RNA, los últimos nucleótidos añadidos

permanecen apareados con el DNA molde, formando un híbrido de RNA-DNA corto, de unos 8-12 pb.

La región que contiene la RNA Pol, el DNA y el RNA naciente se denomina burbuja de transcripción.

ELONGACION

TERMINACION

En la fase de terminación, cesa la formación

de enlaces fosfodiéster, se disocia el híbrido

DNA-RNA, se rebobina la región fundida del

DNA y la RNA Pol se libera del DNA.

Terminación independiente de rho (): Las regiones transcritas de los moldes

de DNA contienen señales de terminación (“stops signals”). La más sencilla es una región palindrómica rica en GC seguida de una región rica en AT. El transcrito de RNA de este DNA palindrómico es autocomplementario. Por lo tanto sus bases se pueden emparejar para formar una estructura secundaria en tallo-asa estable en el transcrito de RNa.

Este tallo-asa viene seguida de una secuencia de cuatro o más residuos U. El transcrito de RNA finaliza en ellos o justamente después.

Terminación dependiente de rho ():

Algunos sitios de terminación requieren la participación de un factor adicional rho (), este detecta señales de terminación adicionales que no son reconocidas por la RNAP sola. Rho es una ATPAsa que desaloja del sitio activo de la RNA Pol al extremo 3’ de una cadena de RNA en crecimiento.

ACTINOMICINA

Agente anticancer

Se intercala en el DNA e inhibe la replicación y transcription del DNA.

RIFAMPICINA

Rifamicina inhibe síntesis de RNA en bacterias.

Previene elongación de la cadena

La RNA Pol permanece unida al sitio de iniciación => previene unión de otra RNA Pol

TRANSCRIPCION EN EUCARIOTAS El núcleo de las células eucariotas contiene 3 tipos de RNA Pol que difieren en la especificidad del molde, localización y susceptibilidad frente a los inhibidores. Las RNA Pol eucariotas

son similares a las procariotas en lo que respecta a la catálisis del ataque nucleofílico del 3’OH de la cadena de RNA en crecimiento, al átomo del fósforo del ribonucleósido trifosfato entrante.

Los promotores eucariotas son más variados que los promotores procariotas

La unión de la RNA pol eucariotas al DNA requiere la participación de proteínas adicionales, denominadas factores de transcripción

Las interacciones proteína-proteína son muy importantes en el primer paso de la transcripción en eucariotas

La disociación del RNA es más importante que el lugar donde termina la transcripción para determinar la localización del extremo 3’ en el RNA producido.

Las moléculas de RNA eucariotas recién formadas normalmente experimentan un procesamiento (modificación pos-transcripcional) durante y especialmente después de la transcripción.

El promotor es relativamente corto

• Consiste de la caja TATA (caja de Hogness)

• Importante en determinar el punto preciso de inicio de la transcripción El centro promotor por sí mismo produce un bajo nivel de transcripción

• Este es llamdo transcripción basal Los elementos regulatorios afectan la unión de la RNA polimerasa al promotor

• Hay dos tipos

• Activadores (Enhancers)

• Estimula la transcripción

• Represores (Silencers)

• Inhiben la transcripción

• Ellos varían su localización pero son encontrados a veces en la región -50 a -100 muchas veces.

1) INICIO DE LA

TRANSCRIPCION

La síntesis de un RNA dado se produce cuando el gen respectivo, mejor dicho, sus secuencias reguladoras y el promotor, se activan por proteínas especiales, llamadas factores de transcripción.

Los factores de transcripción específicos interactuan con el regulador del gen.

Los factores de transcripcion basales son requeridos por el promotor, pues se unen a la secuencia TATA para comenzar la síntesis del RNAm.

EL TFIID se halla integrado por varias subunidades, una llamada TBP (TATA binding protein) y las otras TAF (TBP-associated factors).

El proceso se inicia al unirse el TFIID al promotor, por medio de la TBP.

Esta unión altera la estructura de la cromatina en el promotor, que abandona su forma rectilínea y se pliega hasta formar un ángulo de unos 100º.

El cambio atrae tanto a los restantes factores de transcripción basales como a la RNA polimerasa II.

La RNA polimerasa II es fosforilada por el TFIIH. A continuación la DNA polimerasa II fosforilada se desprende de los factores de transcripción y abre la doble hélice del ADN en el sector del gen contiguo al promotor –se forma la burbuja de transcripción-, con lo cual se inicia la síntesis de RNA.

Para alargar el ARNm. La RNA polimerasa II necesita dos factores adicionales, los factores de elongación TFSII y TFSIII (elongina).

La RNA Polimerasa II agrega a la molécula de ARN unos 50 nucleótidos por segundo.

En los geens que codifican el ARNm aúno no se ha identificado la secuencia de nucleótidos responsable de la terminación de la transcripción.

MODIFICACIONES

POSTRANSCRIP-

CIONALES

Agregado del capuchón (cap) en el extremo 5’

Una enzima específica incorpora una guanosina trifosfato (GTP) al extremo 5’ del transcripto.

La enzima metiltransferasa toma dos grupos metilo de la S-adenosilmetionina- y los transfiere al ARNm:

uno a la guanina del cap – se forma así la 7-metilguanosina- y el otro al nucleótido del RNAm.

Agregado de la cola de poli-A en el extremo 3’

Al extremo 3’ del RNAm se le agrega una secuencia de aproximadamente 250 adeninas –llamadas poliA.

Antes que la RNA polimerasa II alcance la secuencia de terminación del gen, varios factores específicos reconocen en el transcripto primario una secuencia llamada señal de poliadenilación formada por los nucleótidos AAUAAA.

Los factores CPSF (cleavage and polyadenylation sepcificity factor), CSTF (cleavage stimulation factors), CFI y CFII (cleavage factor). Uno de ellos corta el ARNm unos 20 nucleótidos después de la señal de poliadenilación y el transcripto primario se separa del ADN.

Corte y Empalme “Splicing”Los agentes responsables de los cortes y empalmes en el ARNm son las ribonucleoproteínas pequeñas nucleares (RNAsn= small nuclear RNA), que poseen ARN rico en uridinas.

Las RNApn que participan son las llamadas U1, U2, U4, U5 y U6, las cuales concurren al sector del transcripto primario que va a ser procesado y forman un complejo macromolecular denominado espliceosoma (por splicing, empalme)

CODIGO GENETICO

Se llama código genético al conjunto de correlaciones entre cada triplete de bases del RNAm (codón) y el correspondiente aminoácido de la proteína.

CARACTERISTICAS DEL CODIGO GENETICO:

a. El código genético es casi universal. En todos los organismos estudiados (eucariotas, procariotas y virus) se observa la misma correspondencia entre tripletes y aminoácidos. Existe variaciones en el código genético para la síntesis de proteínas en mitocondrias.

b. El código genético es degenerado. Como hay 61 tripletes que codifican los 20 aminoácidos, muchos aminoácidos tienen más de un codón. Los diferentes codones para un aminoácido dado se denominan codones sinónimos.

c. El código genético no es ambiguo: cada triplete codifica un solo aminoácido

d. El código incluye un codón de “arranque” (iniciador) AUG, que especifica metionina; y tres codones –UAA, UAG y UGA- que no especifican aminoácidos, sino que constituyen señales de “stop” o fin de traducción (terminador) en el extremo de las cadenas de RNAm.

e. Los tripletes se encuentran yuxtapuestos en el RNAm

CODIGO GENETICO