Bioquímica III Prof. Humberto González M. Transcripción Para que la información genética almacenada en el DNA sea utilizada por los organismos se requiere

Bioquímica IIIBioquímica IIIBioquímica IIIBioquímica III Prof. Humberto González M.Prof. Humberto González M.Prof. Humberto González M.Prof. Humberto González M.

TranscripciónTranscripciónTranscripciónTranscripción

Para que la información genética almacenada en el DNA Para que la información genética almacenada en el DNA sea utilizada por los organismos se requiere que sean sea utilizada por los organismos se requiere que sean sintetizadas cadenas de RNA complementarias al DNA sintetizadas cadenas de RNA complementarias al DNA por medio de un proceso conocido como transcripción por medio de un proceso conocido como transcripción (de “scribere”=escribir y “trans”= pasar de uno a otro, en (de “scribere”=escribir y “trans”= pasar de uno a otro, en este caso de una escritura a otra).este caso de una escritura a otra).


Transcripción Transcripción Transcripción Transcripción

Fue adoptado por la Fue adoptado por la evolución para tener un evolución para tener un mensajeromensajero capaz de capaz de llevar la información llevar la información almacenada en el DNA almacenada en el DNA de forma parcializada, de forma parcializada, ordenada y regulada.ordenada y regulada.

El resultado de la El resultado de la transcripción es una transcripción es una molécula de RNA molécula de RNA llamada llamada transcritotranscrito. .


Transcritos Transcritos Transcritos Transcritos

Cuando sirve como patrón para la síntesis de Cuando sirve como patrón para la síntesis de proteínas se conoce como RNA mensajero o proteínas se conoce como RNA mensajero o RNAm; RNAm;

Cuando constituye parte de la estructura de Cuando constituye parte de la estructura de los ribosomas, como RNA ribosomal o RNAr;los ribosomas, como RNA ribosomal o RNAr;

Cuando participa en la síntesis de proteínas Cuando participa en la síntesis de proteínas como adaptador de los aminoácidos, como como adaptador de los aminoácidos, como RNA de transferencia o RNAt; o RNA de transferencia o RNAt; o

Puede tener varias otras actividades como Puede tener varias otras actividades como enzimáticas, ribozima enzimáticas, ribozima o actividades de regulación de la expresión genética, RNA o actividades de regulación de la expresión genética, RNA

de interferencia o RNAi.de interferencia o RNAi.


Transcripción y SuperenrollamientoTranscripción y SuperenrollamientoTranscripción y SuperenrollamientoTranscripción y Superenrollamiento

RNA polimerasaRNA polimerasa

Burbuja de TranscripciónBurbuja de TranscripciónBurbuja de TranscripciónBurbuja de Transcripción

Híbrido RNA-DNAHíbrido RNA-DNA

EnrollamientoEnrollamiento DesenrollamientoDesenrollamiento

RNARNA

5'5'

3'3'5'5'

3'3'

Dirección de la trancripciónDirección de la trancripciónDirección de la trancripciónDirección de la trancripción

5'5'

3'3'

5'5'

SuperhélicesSuperhélicesnegativasnegativas

SuperhélicesSuperhélicespositivaspositivas

(a)(a)

(b)(b)

Dirección de la trancripciónDirección de la trancripciónDirección de la trancripciónDirección de la trancripción


Localización de transcritos Localización de transcritos Localización de transcritos Localización de transcritos

DNADNADNADNA

Transcritos de RNATranscritos de RNATranscritos de RNATranscritos de RNA

36 x 1036 x 1033 pb pb36 x 1036 x 1033 pb pb

Genoma de adenovirus, ambas hebras contienen codificación Genoma de adenovirus, ambas hebras contienen codificación de proteínas. Muchos de los mensajeros se sintetizan de proteínas. Muchos de los mensajeros se sintetizan inicialmente en forma de un transcrito largo que proviene de dos inicialmente en forma de un transcrito largo que proviene de dos tercios de la longitud del DNA. Este transcrito es modificado tercios de la longitud del DNA. Este transcrito es modificado posteriormente.posteriormente.


Nomenclatura de las hebras de DNA en la Nomenclatura de las hebras de DNA en la transcripcióntranscripción

Nomenclatura de las hebras de DNA en la Nomenclatura de las hebras de DNA en la transcripcióntranscripción

Hebra moldeHebra molde

Hebra menos (-)Hebra menos (-)

Hebra codanteHebra codante

Hebra moldeHebra molde

Hebra menos (-)Hebra menos (-)

Hebra codanteHebra codante

Hebra no moldeHebra no molde

Hebra más (+)Hebra más (+)

Hebra no codanteHebra no codante

Hebra no moldeHebra no molde

Hebra más (+)Hebra más (+)

Hebra no codanteHebra no codante


Ejemplo de complementariedadEjemplo de complementariedadEjemplo de complementariedadEjemplo de complementariedad

(5')CGCTATAGCTGTTT(3')(5')CGCTATAGCTGTTT(3')(5')CGCTATAGCTGTTT(3')(5')CGCTATAGCTGTTT(3')

(3')GCGATATCGACAAA(5')(3')GCGATATCGACAAA(5')(3')GCGATATCGACAAA(5')(3')GCGATATCGACAAA(5')

(5')CGCUAUAGCUGUUU(3')(5')CGCUAUAGCUGUUU(3')(5')CGCUAUAGCUGUUU(3')(5')CGCUAUAGCUGUUU(3')

Hebra de DNA no molde (+)Hebra de DNA no molde (+)Hebra de DNA no molde (+)Hebra de DNA no molde (+)

Hebra de DNA molde (-)Hebra de DNA molde (-)Hebra de DNA molde (-)Hebra de DNA molde (-)

Transcrito de RNATranscrito de RNATranscrito de RNATranscrito de RNA


RNA polimerasaRNA polimerasaRNA polimerasaRNA polimerasa

Núcleo de laNúcleo de laenzimaenzima

Subunidad Subunidad


Promotores en Promotores en E. coli. E. coli. ResumenResumen

Promotores en Promotores en E. coli. E. coli. ResumenResumen

Región -35Región -35 EspaciadorEspaciador Región -10Región -10 EspaciadorEspaciador Inicio del RNAInicio del RNA

TTGACATTGACA NN1717 TTAACTTTAACT NN77 AA

TTTACATTTACA NN1616 TATGATTATGAT NN77 AA

TTTACATTTACA NN1717 TATGTTTATGTT NN66 AA

TTGATATTGATA NN1616 TATAATTATAAT NN77 AA

CTGACGCTGACG NN1818 TACTGTTACTGT NN66 AA

TTGACATTGACA TATAATTATAAT

trptrp

tRNAtRNATyrTyr

laclac

recrecAA

araaraB, A, DB, A, D


Promotores de Promotores de E. coliE. coli. 1. 1Promotores de Promotores de E. coliE. coli. 1. 1


Inhibidores de la transcripciónInhibidores de la transcripciónInhibidores de la transcripciónInhibidores de la transcripción

++

NNHH

++

NNHH

SarSarSarSar

L-ProL-ProL-ProL-Pro L-meValL-meValL-meValL-meVal

D-ValD-ValD-ValD-Val

L-ThrL-ThrL-ThrL-ThrOOOO

SarSarSarSar

L-ProL-ProL-ProL-Pro L-meValL-meValL-meValL-meVal

D-ValD-ValD-ValD-Val

L-ThrL-ThrL-ThrL-ThrOOOO

OOOO OOOOCCCCCCCC

NNNN NHNH22NHNH22

OOOOOOOO

CHCH33CHCH33 CHCH33

CHCH33

AcridinaAcridina

Actinomicina DActinomicina D


Terminación de la transcripciónTerminación de la transcripciónTerminación de la transcripciónTerminación de la transcripción

Una vez que el proceso de transcripción ha Una vez que el proceso de transcripción ha comenzado la burbuja de transcripción avanza a comenzado la burbuja de transcripción avanza a medida que el RNA es transcrito y se continúa hasta medida que el RNA es transcrito y se continúa hasta que la polimerasa encuentra una secuencia que que la polimerasa encuentra una secuencia que induce la disociación del complejo DNA-RNA y la induce la disociación del complejo DNA-RNA y la separación de la enzima. separación de la enzima.

En eucariontes esta secuencia no ha sido bien En eucariontes esta secuencia no ha sido bien estudiada, mientras que para los procariontes como estudiada, mientras que para los procariontes como E. coliE. coli se han reconocido dos tipos de señales de se han reconocido dos tipos de señales de terminación que se diferencian por la ausencia o terminación que se diferencian por la ausencia o presencia de un factor proteico que parece reconocer presencia de un factor proteico que parece reconocer dicha señal. dicha señal.


Terminación rho independienteTerminación rho independienteTerminación rho independienteTerminación rho independiente Terminación independiente Terminación independiente

de rho (de rho (), contiene una ), contiene una secuencia que induce a la secuencia que induce a la formación de una horquilla formación de una horquilla en el transcrito de RNA de 10 en el transcrito de RNA de 10 a 15 nucleótidos antes del a 15 nucleótidos antes del final, seguida por un tramo final, seguida por un tramo de poliA en la cadena molde de poliA en la cadena molde que facilita la disociación de que facilita la disociación de los elementos de la los elementos de la transcripción.transcripción.


En la terminación En la terminación dependiente de dependiente de no se no se presenta el tramo de poliA, presenta el tramo de poliA, aunque sí se forma una aunque sí se forma una horquilla en la que la RNA horquilla en la que la RNA polimerasa hace una pausa y polimerasa hace una pausa y si se encuentra la proteína si se encuentra la proteína presente se detiene la presente se detiene la transcripción. transcripción.

No se conoce a detalle el No se conoce a detalle el mecanismo de disociación, mecanismo de disociación, pero en este se produce la pero en este se produce la hidrólisis de ATP por efecto hidrólisis de ATP por efecto de de ..


Regulación de la transcripción Regulación de la transcripción en procariontes.en procariontes.

Regulación de la transcripción Regulación de la transcripción en procariontes.en procariontes.

Muchas proteínas bacterias son Muchas proteínas bacterias son induciblesinducibles su síntesis es regulada dependiendo del estado su síntesis es regulada dependiendo del estado

nutricional de la célula. nutricional de la célula.

La expresión diferencial de los genes La expresión diferencial de los genes que codifican para esas proteínas esta que codifican para esas proteínas esta regulada generalmente a nivel de la regulada generalmente a nivel de la iniciación de la transcripcióniniciación de la transcripción


Regulación 2Regulación 2Regulación 2Regulación 2

Basados en el modelo de Jacob y Basados en el modelo de Jacob y Monod del control transcripcional, la Monod del control transcripcional, la transcripción del operón lac, que transcripción del operón lac, que codifica 3 proteínas inducibles, es codifica 3 proteínas inducibles, es reprimido por unión de la proteína reprimido por unión de la proteína represora de lac a la secuencia represora de lac a la secuencia operadora.operadora.

En presencia de lactosa o otros En presencia de lactosa o otros inductores, esta represión se levanta y inductores, esta represión se levanta y el operón lac se transcribe.el operón lac se transcribe.



Las mutaciones en el promotor, que une Las mutaciones en el promotor, que une a la RNA polimerasa, o en el operador, a la RNA polimerasa, o en el operador, actúan en cis; esto es sólo afectan la actúan en cis; esto es sólo afectan la expresión de los genes en la misma expresión de los genes en la misma molécula de DNA en que ocurre la molécula de DNA en que ocurre la mutación.mutación.



Las mutaciones en la secuencia de un Las mutaciones en la secuencia de un operador que resulta en la disminución operador que resulta en la disminución de la unión del represor, resultan en una de la unión del represor, resultan en una transcripción constitutiva. transcripción constitutiva.

Las mutaciones en una secuencia Las mutaciones en una secuencia promotora, que afectan la afinidad de la promotora, que afectan la afinidad de la unión de la RNA polimerasa pueden unión de la RNA polimerasa pueden disminuir (mutación a la baja) o disminuir (mutación a la baja) o incrementar (mutación a la alta) la incrementar (mutación a la alta) la transcripción.transcripción.



Los represores y los activadores actúan Los represores y los activadores actúan en trans; esto es, afectan a la expresión en trans; esto es, afectan a la expresión de los genes que regulan sin importar de los genes que regulan sin importar en qué molécula de DNA están en qué molécula de DNA están localizados en la célula.localizados en la célula.


Las mutaciones Oc del Operón Las mutaciones Oc del Operón lac actúan en cislac actúan en cis

Las mutaciones Oc del Operón Las mutaciones Oc del Operón lac actúan en cislac actúan en cis


Acción trans del Operón lac Acción trans del Operón lac Acción trans del Operón lac Acción trans del Operón lac


El inductor produce incremento El inductor produce incremento en la transcripción del operón.en la transcripción del operón.

El inductor produce incremento El inductor produce incremento en la transcripción del operón.en la transcripción del operón.


X-GalX-GalX-GalX-Gal

5-bromo-4-chloro-3-indolyl-5-bromo-4-chloro-3-indolyl---D-galactosideD-galactoside


Regulación negativa en la Regulación negativa en la transcripcióntranscripción

Regulación negativa en la Regulación negativa en la transcripcióntranscripción

OperadorOperadorOperadorOperador

DNADNADNADNA

PromotorPromotorPromotorPromotor

mRNAmRNAmRNAmRNA5'5'5'5' 3'3'3'3'


(a)(a) La molécula señal La molécula señal( ) origina la disociación( ) origina la disociaciónde la proteína reguladora de la proteína reguladora del DNAdel DNA


(b)(b) La molécula señal La molécula señal( ) origina la unión( ) origina la uniónde la proteína reguladora de la proteína reguladora al DNAal DNA



Regulación positiva en la Regulación positiva en la transcripcióntranscripción

Regulación positiva en la Regulación positiva en la transcripcióntranscripción









Modelo general de operónModelo general de operónModelo general de operónModelo general de operón

DNADNADNADNA

Sitio de uniónSitio de unióndel activadordel activadorSitio de uniónSitio de unióndel activadordel activador

PromotorPromotorPromotorPromotor

Sitio de uniónSitio de unióndel represordel represor(operador)(operador)

Sitio de uniónSitio de unióndel represordel represor(operador)(operador)

Secuencias reguladorasSecuencias reguladorasSecuencias reguladorasSecuencias reguladoras

AA BB CC


Operón Operón lac lac reprimidoreprimidoOperón Operón lac lac reprimidoreprimido

mRNAmRNAmRNAmRNA

PPII II ZZ YY AAPPPP OOOO

RepresorRepresorRepresorRepresor


Inducción del operón Inducción del operón laclacInducción del operón Inducción del operón laclac



DNADNADNADNA

mRNAmRNAmRNAmRNA

AlolactosaAlolactosa(o IPTG)(o IPTG)

AlolactosaAlolactosa(o IPTG)(o IPTG)


Control positivo de la transcripciónControl positivo de la transcripciónControl positivo de la transcripciónControl positivo de la transcripción

Una proteína reguladora Una proteína reguladora promuevepromueve la unión de la la unión de la RNA polimerasa, de manera que se incrementa la RNA polimerasa, de manera que se incrementa la síntesis del mRNA. síntesis del mRNA.


Activación de la transcripción del operón Activación de la transcripción del operón laclac

Activación de la transcripción del operón Activación de la transcripción del operón laclac

5'-ATTAATGTGAGTTAGCTCACTCATTAGGCACCCCA5'-ATTAATGTGAGTTAGCTCACTCATTAGGCACCCCA5'-ATTAATGTGAGTTAGCTCACTCATTAGGCACCCCA5'-ATTAATGTGAGTTAGCTCACTCATTAGGCACCCCA

GGCTTTACACTTTATGCTTCCGGCTCGTATGTTGTGTGGGCTTTACACTTTATGCTTCCGGCTCGTATGTTGTGTGGGCTTTACACTTTATGCTTCCGGCTCGTATGTTGTGTGGGCTTTACACTTTATGCTTCCGGCTCGTATGTTGTGTG

GAATTGTGAGCGTGATAACAATTTCACACGAATTGTGAGCGTGATAACAATTTCACACGAATTGTGAGCGTGATAACAATTTCACACGAATTGTGAGCGTGATAACAATTTCACAC

Sitio CAPSitio CAPSitio CAPSitio CAP

Región -35Región -35 Región -10Región -10

OperadorOperador

Sitio de unión a la RNA polimerasaSitio de unión a la RNA polimerasa


Estructura tridimensional del Estructura tridimensional del homodímero CAPhomodímero CAP

Estructura tridimensional del Estructura tridimensional del homodímero CAPhomodímero CAP

DNADNADNADNA

Motivo de unión al DNAMotivo de unión al DNAMotivo de unión al DNAMotivo de unión al DNA

cAMPcAMPcAMPcAMP


Efectos combinados de glucosa y lactosa Efectos combinados de glucosa y lactosa en la expresión del operón en la expresión del operón laclac

Efectos combinados de glucosa y lactosa Efectos combinados de glucosa y lactosa en la expresión del operón en la expresión del operón laclac

PPPP OOOO

PPPP OOOO

PPPP OOOO

PPPP OOOO

DeficienciaDeficienciade glucosa,de glucosa,abundancia abundancia de cAMPde cAMP

DeficienciaDeficienciade glucosa,de glucosa,abundancia abundancia de cAMPde cAMP

Abundancia Abundancia de glucosa,de glucosa,deficiencia deficiencia de cAMPde cAMP

Abundancia Abundancia de glucosa,de glucosa,deficiencia deficiencia de cAMPde cAMP

RNA polimerasaRNA polimerasa

mRNAmRNA


Operón Operón araaraOperón Operón araara

araaraCC araaraBB araaraAA araaraDD

Genes estructuralesGenes estructuralesGenes estructuralesGenes estructurales

Sitios de RegulaciónSitios de Regulación

araaraOO22araaraOO22 araaraOO11araaraOO11 araaraIIaraaraII

PPCCPPCC PPBADBADPPBADBAD

Sitio de unión de CAPSitio de unión de CAPSitio de unión de CAPSitio de unión de CAParaaraC mRNAC mRNA

RepresorRepresor

ActivadorActivador

LL-Arabinosa-Arabinosa

araaraBAD mRNABAD mRNA


Regulación del operón Regulación del operón ara ara (1)(1)Regulación del operón Regulación del operón ara ara (1)(1)

araaraCCaraaraCCaraaraOO22araaraOO22

araaraOO11araaraOO11 PPCCPPCC

araaraIIaraaraII

Sitio de unión de CAPSitio de unión de CAPSitio de unión de CAPSitio de unión de CAP

PPBADBADPPBADBAD

araaraBADBADaraaraBADBAD

RNARNApolimerasapolimerasa


araaraC mRNAC mRNAaraaraC mRNAC mRNA


Regulación del operón Regulación del operón araara (2) (2)Regulación del operón Regulación del operón araara (2) (2)

araaraOO22araaraOO22

araaraCCaraaraCC

araaraOO11araaraOO11

araaraIIaraaraII


PPBADBADPPBADBAD

PPCCPPCC

ProteínasProteínasAraCAraC

ProteínasProteínasAraCAraC

Sitio de unión de CAPSitio de unión de CAPSitio de unión de CAPSitio de unión de CAP

Glucosa a niveles altosGlucosa a niveles altosarabinosa a niveles bajosarabinosa a niveles bajosGlucosa a niveles altosGlucosa a niveles altos

arabinosa a niveles bajosarabinosa a niveles bajos


araaraCCaraaraCCaraaraOO22araaraOO22

PPCCPPCCaraaraIIaraaraII

PPBADBADPPBADBAD




araaraBAD mRNABAD mRNAaraaraBAD mRNABAD mRNA

CAP-cAMPCAP-cAMPCAP-cAMPCAP-cAMP

Glucosa a niveles bajosGlucosa a niveles bajosarabinosa a niveles altosarabinosa a niveles altosGlucosa a niveles bajosGlucosa a niveles bajos

arabinosa a niveles altosarabinosa a niveles altos

arabinosaarabinosaarabinosaarabinosa

Proteína AraCProteína AraCProteína AraCProteína AraC

Regulación del operón Regulación del operón araara (3) (3)Regulación del operón Regulación del operón araara (3) (3)


Operón de triptofanoOperón de triptofanoOperón de triptofanoOperón de triptofano

TrpTrp

RepresorRepresorTrpTrp

PP OOtrptrpRR

Guía (Guía (trptrpL)L) AtenuadorAtenuador

trptrpEE trptrpDD trptrpCC trptrpBB trptrpAA

RepresorRepresormRNAmRNA

Región reguladoraRegión reguladoraRegión reguladoraRegión reguladora Genes estructuralesGenes estructuralesGenes estructuralesGenes estructurales

mRNAmRNAatenuadoatenuadoaltos niveles de altos niveles de triptofanotriptofano

trptrp mRNA mRNAbajos niveles bajos niveles de triptofanode triptofano


Regulación del operón Regulación del operón trptrpRegulación del operón Regulación del operón trptrp

5'5'mRNAmRNA

PéptidoPéptidolíderlíder

MKAIFVLKGWWRTSMKAIFVLKGWWRTS

RibosomaRibosoma

EstructuraEstructuraatenuadoraatenuadora


DNADNACodones TrpCodones Trp

UUU 3'UUU 3'

PéptidoPéptidolíderlíder

11 2233

44

22

1133

44

Genes estructuralesGenes estructuralesGenes estructuralesGenes estructurales

DNADNA RNARNApolimerasapolimerasa

MK

AIFV

LKG

MK

AIFV

LKG


Secuencia guía de Secuencia guía de trptrpLLSecuencia guía de Secuencia guía de trptrpLL

Péptido guíaPéptido guía

M K A I F V L K G W W R T S - PARO M K A I F V L K G W W R T S - PARO

PolipéptidoPolipéptidoTrpETrpE

PolipéptidoPolipéptidoTrpETrpE

11

22

44

33


Apareamiento del atenuadorApareamiento del atenuadorApareamiento del atenuadorApareamiento del atenuador

Par 3:4Par 3:4

Par 2:3Par 2:3Par 2:3Par 2:3


Otros mecanismos de Otros mecanismos de atenuaciónatenuación

Otros mecanismos de Otros mecanismos de atenuaciónatenuación

Las Las BacteriaBacteria Gram positivas ( Gram positivas (B. subtilisB. subtilis) utilizan la ) utilizan la atenuación.atenuación.

El mecanismo es El mecanismo es independienteindependiente de la traducción. de la traducción. Utiliza una proteína que se une al RNA cuando existe Utiliza una proteína que se une al RNA cuando existe

un un efectorefector.. El efector puede ser el aminoácido regulado pero El efector puede ser el aminoácido regulado pero

también su aminoacil-tRNA.también su aminoacil-tRNA. La proteína se llama La proteína se llama proteína trp de atenuaciónproteína trp de atenuación (en el (en el

caso del triptofano).caso del triptofano).


Otros sistemas de atenuaciónOtros sistemas de atenuaciónOtros sistemas de atenuaciónOtros sistemas de atenuación

Operones de la biosíntesis de pirimidinas (Operones de la biosíntesis de pirimidinas (E. coli E. coli traduccional y traduccional y B. subtilis B. subtilis con proteína de atenuación).con proteína de atenuación).

Atenuación traduccional. La traducción del péptido Atenuación traduccional. La traducción del péptido líder previene la traducción del siguiente gen en un líder previene la traducción del siguiente gen en un mensajero policistrónico.mensajero policistrónico.

Genes de resistencia a antibióticos en Gram Genes de resistencia a antibióticos en Gram positivas.positivas.


Otras redes de control globalOtras redes de control globalOtras redes de control globalOtras redes de control global

Sistemas que regulan muchos genes Sistemas que regulan muchos genes simultáneamente en respuesta a una señal ambiental simultáneamente en respuesta a una señal ambiental específica.específica.

Los sistemas de control global pueden incluir más de Los sistemas de control global pueden incluir más de un regulón.un regulón.

Modulón es un grupo de genes que pueden Modulón es un grupo de genes que pueden responder a una proteína reguladora común incluso responder a una proteína reguladora común incluso cuando son de diferentes regulones.cuando son de diferentes regulones.

Estimulón es un grupo de genes que responden a la Estimulón es un grupo de genes que responden a la misma señal ambientalmisma señal ambiental


Factores sigma alternativosFactores sigma alternativosFactores sigma alternativosFactores sigma alternativos

Factor sigma es la subunidad de la RNA polimerasa Factor sigma es la subunidad de la RNA polimerasa que reconoce al promotor.que reconoce al promotor.

La mayoría de genes de La mayoría de genes de E. coliE. coli responden a responden a 70.70. La cantidad del factor sigma alternativo regula la La cantidad del factor sigma alternativo regula la

respuesta del respuesta del E. coliE. coli sistema global. sistema global. En En E. coliE. coli hay 7 factores hay 7 factores diferentes. diferentes. B. subtilis B. subtilis tiene un factor tiene un factor más. más.


Sistema

Señal Actividad primaria

de la proteína reguladora

Numero de genes

regulados

Respiración aeróbica

Presencia de oxígeno

Represor (ArcA) 50+

Respiración anaeróbica

Ausencia de oxígeno

Activador (FNR) 70+

Represión catabólica

Concentración de AMPc

Activador (CAP) 300+

Choque térmico Temperatura Sigma alternativo ( 32)

36

Utilización de nitrógeno

Limitación de NH3 Activador (NR1/sigma

alternativo( 54)

12+

Estrés oxidativo Agente oxidante Activdador (OxyR) 30+

Respuesta SOS DNA dañado Represor (LexA) 20+

Sistema

Señal Actividad primaria

de la proteína reguladora

Numero de genes

regulados

Respiración aeróbica

Presencia de oxígeno

Represor (ArcA) 50+

Respiración anaeróbica

Ausencia de oxígeno

Activador (FNR) 70+

Represión catabólica

Concentración de AMPc

Activador (CAP) 300+

Choque térmico Temperatura Sigma alternativo ( 32)

36

Utilización de nitrógeno

Limitación de NH3 Activador (NR1/sigma

alternativo( 54)

12+

Estrés oxidativo Agente oxidante Activdador (OxyR) 30+

Respuesta SOS DNA dañado Represor (LexA) 20+

Algunos sistemas de control global Algunos sistemas de control global por factor por factor en en Escherichia coliEscherichia coli..

Algunos sistemas de control global Algunos sistemas de control global por factor por factor en en Escherichia coliEscherichia coli..


Quorum sensingQuorum sensing (percepción e quorum) (percepción e quorum)Quorum sensingQuorum sensing (percepción e quorum) (percepción e quorum)

Señal regulatoria controlada por la densidad de Señal regulatoria controlada por la densidad de población.población.

Cada bacteria sintetiza una lactona de homoserina Cada bacteria sintetiza una lactona de homoserina acilada (AHL).acilada (AHL).

La AHL difunde hacia el exterior de la célula sin La AHL difunde hacia el exterior de la célula sin problema.problema.

Se alcanza un concentración intracelular alta de AHL Se alcanza un concentración intracelular alta de AHL cuando hay alta densidad celular.cuando hay alta densidad celular.

AHL se une a una proteína activadora y enciende AHL se une a una proteína activadora y enciende genes.genes.

Sistema luciferasa bacteriana, genes de producción de Sistema luciferasa bacteriana, genes de producción de biofilms (películas) en biofilms (películas) en P. aeruginosaP. aeruginosa, en , en Staphylococcus aureus Staphylococcus aureus produce varias proteínas produce varias proteínas virulentas.virulentas.


Transducción de señales y sistemas Transducción de señales y sistemas reguladores de dos componentesreguladores de dos componentes

Transducción de señales y sistemas Transducción de señales y sistemas reguladores de dos componentesreguladores de dos componentes

La señal externa no es transmitida La señal externa no es transmitida directamente a la proteína reguladora.directamente a la proteína reguladora.

La señal es detectada primero por un sensorLa señal es detectada primero por un sensor La señal se transmite en una forma diferente La señal se transmite en una forma diferente

hacia el sistema regulador en un proceso hacia el sistema regulador en un proceso llamado llamado transducción de señalestransducción de señales..


Componentes del sistema Componentes del sistema reguladorregulador

Componentes del sistema Componentes del sistema reguladorregulador

Proteína detectora específica localizada Proteína detectora específica localizada en la membrana. Generalmente una en la membrana. Generalmente una quinasa detectora.quinasa detectora.

Proteína reguladora de respuesta Proteína reguladora de respuesta específica.específica.


Quinasa detectoraQuinasa detectoraQuinasa detectoraQuinasa detectora

Enzima de membrana Enzima de membrana plamática que Fosforila plamática que Fosforila compuestoscompuestos

Detecta la señal ambiental en Detecta la señal ambiental en la superficie externa y se la superficie externa y se fosforila a sí misma en un fosforila a sí misma en un residuo de histidinaresiduo de histidina

Este fosfato se transmite a el Este fosfato se transmite a el rregulador de respuestaegulador de respuesta intracelular.intracelular.

El regulador de respuesta El regulador de respuesta intracelular es una proteína intracelular es una proteína que controla la trascripción que controla la trascripción uniéndose al DNA.uniéndose al DNA.


Sistemas reguladores de dos componentes en la Sistemas reguladores de dos componentes en la regulación de la transcripción de regulación de la transcripción de E. coliE. coli

Sistemas reguladores de dos componentes en la Sistemas reguladores de dos componentes en la regulación de la transcripción de regulación de la transcripción de E. coliE. coli

Sistema Señalambiental

Quinasasensora

Reguladorde la

respuesta

Actividad delregulador de la

respuestaa

Sistema Arc O2 ArcB ArcA Represor/Activador

Nitrato ynitrito

Nitrato ynitrito

NarXyNarQ

NarL Activador/represor

regulaciónanaerobia

(Nar)

NarP Activador/represor

Utilizaciónde nitrógeno

(Ntr)

NH4+ NRII, el

producto deglnL

Nri, elproducto de

glnG

Activa la RNApolimerasa a nivelde promotores que

requiren 54

Reguló n Pho Fosfatoinorgánico

PhoR Phob Activador

Reguló n deporina

Presiónosmótica

EnvZ OmpR Activador/Represor

Sistema Señalambiental

Quinasasensora

Reguladorde la

respuesta

Actividad delregulador de la

respuestaa

Sistema Arc O2 ArcB ArcA Represor/Activador

Nitrato ynitrito

Nitrato ynitrito

NarXyNarQ

NarL Activador/represor

regulaciónanaerobia

(Nar)

NarP Activador/represor

Utilizaciónde nitrógeno

(Ntr)

NH4+ NRII, el

producto deglnL

Nri, elproducto de

glnG

Activa la RNApolimerasa a nivelde promotores que

requiren 54

Reguló n Pho Fosfatoinorgánico

PhoR Phob Activador

Reguló n deporina

Presiónosmótica

EnvZ OmpR Activador/Represor


Quimioaxis Quimioaxis Quimioaxis Quimioaxis

Movimiento de acercamiento o alejamiento bacteriano Movimiento de acercamiento o alejamiento bacteriano de un compuesto químico particularde un compuesto químico particular

No es una respuesta a No es una respuesta a gradientes espacialesgradientes espaciales de de una sustancia sinouna sustancia sino gradientes temporales gradientes temporales Sienten el cambio en concentración de un compuesto fuera de la Sienten el cambio en concentración de un compuesto fuera de la

célula célula a intervalosa intervalos

Sistema de dos componentes para sentir este cambio Sistema de dos componentes para sentir este cambio y regulan el movimiento flagelar.y regulan el movimiento flagelar.


Proteínas involucradas en Proteínas involucradas en quimiotaxisquimiotaxis

Proteínas involucradas en Proteínas involucradas en quimiotaxisquimiotaxis

Proteínas sensoras: Aceptoras de grupos metilo Proteínas sensoras: Aceptoras de grupos metilo (MCPs)(MCPs)

En E. coli se han identificado cinco MCPsEn E. coli se han identificado cinco MCPs Todas son transmemebranalesTodas son transmemebranales Las MCPs se unen directamente a un compuesto o Las MCPs se unen directamente a un compuesto o

indirectamente a una proteína periplasmáticaindirectamente a una proteína periplasmática Se disparan una serie de reacciones que afectan la Se disparan una serie de reacciones que afectan la

rotación del flagelo.rotación del flagelo. Rotación antihorario, la célula continua, rotación horario, la bacteria Rotación antihorario, la célula continua, rotación horario, la bacteria

da un viraje.da un viraje.


Quimiotáxis en Quimiotáxis en E. coliE. coliQuimiotáxis en Quimiotáxis en E. coliE. coli

CheW y CheA proteínas CheW y CheA proteínas citoplásmicas, citoplásmicas,



La mayoría de sistemas de regulación controlan la La mayoría de sistemas de regulación controlan la transcripción mediante proteínas reguladoras.transcripción mediante proteínas reguladoras.

Existen RNAs reguladores (antisentido)Existen RNAs reguladores (antisentido)


Acoplamiento entre trascripción y traducciónAcoplamiento entre trascripción y traducciónAcoplamiento entre trascripción y traducciónAcoplamiento entre trascripción y traducción

DNA duplexDNA duplexDNA duplexDNA duplex

5'5'3'3' 5'5'

3'3'


NHNH33++NHNH33++

NHNH33++NHNH33++

Dirección de traducciónDirección de traducciónDirección de traducciónDirección de traducción

Dirección de transcripciónDirección de transcripciónDirección de transcripciónDirección de transcripción

RibosomaRibosoma

mRNAmRNA

5'5'

mRNAmRNA


Elementos reguladores lejanos Elementos reguladores lejanos en operones bacterianosen operones bacterianos

Elementos reguladores lejanos Elementos reguladores lejanos en operones bacterianosen operones bacterianos



Resumen de la transcripciónResumen de la transcripciónResumen de la transcripciónResumen de la transcripción

Para ver esta película, debedisponer de QuickTime™ y de

un descompresor Cinepak.


Splicing del gen de ovoalbúminaSplicing del gen de ovoalbúminaSplicing del gen de ovoalbúminaSplicing del gen de ovoalbúmina

AA BB CC DD EE FF GG

LL 11 22 33 44 55 66 77

AA BB CC DD EE FF GG

LL 11 22 33 44 55 66 77

7 intrones7 intrones

1122 33 44 55 66 77

1.8721.872nucleótidosnucleótidos

AAAAAAAAnnAAAAAAAAnn

RNA extraRNA extraRNA extraRNA extra

Edición, rompimientoEdición, rompimientoy poliadenilacióny poliadenilación

Edición, rompimientoEdición, rompimientoy poliadenilacióny poliadenilación

DNADNADNADNA

TranscritoTranscritoprimarioprimario

TranscritoTranscritoprimarioprimario

RNA maduro RNA maduro RNA maduro RNA maduro

CapCap

Gen de OvoalbúminaGen de OvoalbúminaGen de OvoalbúminaGen de Ovoalbúmina


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Bioquímica III Prof. Humberto González M. Transcripción Para que la información genética almacenada en el DNA sea utilizada por los organismos se requiere