Tema 17: PROCESAMIENTO POST-TRANSCRIPCIONAL 17. Alumnos.pdf · Este ARN será procesado. ARN mensajero (mRNA) Eucariotas: molécula resultante del procesamiento del hnRNA . Procariotas:

Tema 17: PROCESAMIENTO POST-TRANSCRIPCIONAL

� Tipos de ARN: ARNm, ARNr, ARNt, ARNhn, ARNsn, ARNsc

� Procesamiento en procariotas

� Procesamiento en eucariotas

ARNm: Adición de caperuza y poli(A)EdiciónSplicing y Splicing alternativo

ARNr

ARNt

ARN funcionales (no se traducen a proteínas)- ARN ribosómico (rRNA).- ARN de transferencia (tRNA).- ARN pequeño nuclear (snRNA)- ARN citoplasmático pequeño (scRNA)

Tipos de ARN

ARN informativos (se traducen a proteínas)- ARN mensajero (mRNA).- ARN heterogéneo nuclear (hnRNA).

ARN heterogéneo nuclear (hnRNA)

Molécula precursora del ARNm en eucariotas. Es la molécula transcrita directamente del ADN. Incluye secuencias codificantes (exones) y no codificantes (intrones). Este ARN será procesado.

ARN mensajero (mRNA)

Eucariotas: molécula resultante del procesamiento del hnRNA.Procariotas: molécula transcrita directamente del ADN.

Codifican para una o varias proteínas. Su secuencia de nucleótidos es traducida en una secuencia de aminoácidos en el proceso de la traducción.

Incluye formas muy heterogéneas tanto en tamaño como en secuencia.Existe, en general, una molécula de mRNA para cada gen o grupo de genes que codifique una proteína

Es el menos abundante de todos los ARNs celulares.

En E. coli. Representa entre el 2 y el 5 % del total del ARN celular

ÁÁcido Ribonucleicocido Ribonucleico

Mensajero de vida muy corta entre el núcleo y el citoplasma

* Polinucleótido.

* Composición reflejo de la del ADN que lo especifica.

* Heterogéneo en tamaño.

* Asociado transitoriamente con los ribosomas.

* De síntesis y degradación rápida.

Concepto de mRNA introducido porFrançois Jacob y Jacques Monod

en 1961.

ARN mensajero

ADN: núcleo Síntesis protéica: citoplasma

* Es el molde para la síntesis de proteínas

Tipos de ARNs en la célula eucariótica

Eucariotas

Procariotas

ARN ribosómico (rRNA)

Componente de los ribosomas. Función estructural

Es el más abundante en la célula (75%).

Función catalítica en la síntesis de proteínas (Ribozimas).

Diferentes tipos en función de sus coeficientes de sedimentación.

16S + 21 polipèptidos (subunidad ribosómica pequeña: 30S)

23S + 34 polipéptidos (subunidad ribosómica grande: 50S).5S (subunidad ribosómica grande: 50S).

18S + 30 polipéptidos (subunidad ribosómica pequeña: 40S).

28S (subunidad ribosómica grande: 60S).5,8S + 49 polipéptidos (subunidad ribosómica grande: 60S).5S (subunidad ribosómica grande: 60S).


ARN de transferencia (tRNA)

ARN pequeño con unos 75 nucleótidos de media.

Transporte de aminoácidos activados hasta el ribosoma. Proceso de traducción del mRNA.

Al menos un tipo de tRNA para cada uno de los 20 aminoácidos.

Todos los tRNAs presentan en su extremo 3´ la secuencia de nucleótidos CCA.

Algunos aminoácidos tienen varios tRNAs: Leu y Arg (6 cada uno)

5´

Extremo aceptor del aminoácido.


ARN pequeño nuclear (snRNA)

ARN citoplasmático pequeño (scRNA)

Participan en el proceso de eliminación de intrones y unión de exones (ARNm).

Son secuencias pequeñas de unos 150 nucleótidos de media.

ARN de unos 300 nucleótidos 7SL RNA que forma parte del SRP (Signal Recognition Particle).

Se asocian con proteínas específicas formando los “Snurps”

Partician en el envío de proteínas a su destinos finales


Forman parte de los Espliceosomas: Complejos dinámicos grandes formados por Snurps, proteínas denominadas factores de empalme, y los pre-mRNA que se van a procesar. .

Procesamiento en procariotas Procesamiento en eucariotas

* RNA ribosómico

* Metilación* Rotura nucleolítica

* RNA mensajero

* No modificado

* RNA transferente

* Rotura en 5’- y 3’-* Adición de CCA* Modificación de bases

* RNA ribosómico (RNA polimerasa I)

* Metilación* Rotura nucleolítica

* RNA mensajero (RNA polimerasa II)

* Caperuza 5’* Poliadenilación 3’* Eliminación de intrones (maduración o splicing nuclear)* Edición del ARN

* RNA transferente (RNA polimerasa III)

* Rotura en 5’- y 3’-* Adición de CCA* Modificación de bases* tRNA splicing

Procesamiento de RNA

Procesamiento en procariotas

ARNm Prácticamente no experimentan ningún tipo de maduración en procariotas.

ARNt y ARNr: Se originan por escisión de un mismo transcrito primario.

Endonucleasas1-RNAasa III2-RNAasa P 3-RNAasa E

Exonucleasas

Modificación de basesEscisión en 5Éscisión en 3Ádición de CCA

RNasa P

RNasa D

Procesamiento en procariotas

ARNt

Esquema de un RNA mensajero maduro

Procesamiento en eucariotas


En los extremos del transcrito pre-mRNA se sitúa una cofia en 5´ y una cola de poli(A) en 3´

pre-mRNA

Modificación del extremo 5´de la cadena de ARNm durante la transcripción por adicción de una cofia.

Hidrólisis del extremo 5´trifosfato (RNA-trifosfatasa)

Formación de un enlace 5´-5´-trifosfato entreextremo 5´-difosfato y el fosfato-αααα de un GTP.

(guanililtransferasa)

Metilación del N7 de la guanina terminalguanina-7-metil transferasa

(S-adenosilmetionina).

Cofia 0

2´-O-metil transferasa

Cofia 1

Cofia 2

ARNm


Funciones de la cofia en 5’:

� Marca el extremo 5’ para el procesamiento del primer exón

� Esencial para el transporte del mRNA entre el nucleo y el citosol. Interacción con proteínasnucleares.

� Aumenta la eficiencia de la traducción.Interviene en la formación del complejo de pre-iniciación (cytoplasmic cap-binding proteins)

� Protege de la actividad de exonucleasas 5’→3’

ARNmProcesamiento en eucariotas

Poliadenilación en el extremo 3´

1. Una endonucleasa específica reconoce la secuencia AAUAAA en el pre mRNA

2. Una poli(A) polimerasa añade unos 250 residuos al extremo 3´.El ATP sirve de donador

•Confiere estabilidad a frente a la acción de nucleasas.•Facilita y aumenta la efectividad de la traducción del ARNm•Relación inversa entre velocidad de degradación de la cola de poli A y vida media de una molécula de ARNm.


La poliadenilación ocurre antes de que el transcrito se disocie de la ARN

polimerasa II

ARNm

¿ Cuál es el papel fisiológico de la cola de poli A ?

Modificación post-transcripcional o corrección del ARN mensajero (RNA editing)

Modificación a posteriori de la secuencia del transcrito. Puede afectar a uno o a varios nucleótidos.

La modificación del nucleótido puede acarrear un cambio de aminoácido y que éste afecte a la estructura o la función de la proteína.Ej: Apo B-100 ,Apo B-48.

Se sintetiza en hígado.Participa en el transporte de lípidos celulares

No puede unirse al receptor de la LDL de la superficie celular

-Desaminación de citidina, generando uridina- cambio del codón: CAA (Gln) � UAA(stop)


Se sintetiza en intestino delgadoTransporte de grasa de la dieta

Eliminación de los intrones: splicingProcesamiento en eucariotas

• El pre-ARN mensajero está formado por secuencias codificantes denominadas exones separados por secuencias no codificantes denominadas intrones.

•El proceso de eliminación de los intrones se realiza en el núcleo, mediante un mecanismo muy complejo denominado splicing.

Secuencia variable en longitud (50 a 10.000 pb). Todos comienza con GU y termina con AG.

En vertebrados la secuencia consenso es:

Extremo 5´: AGGUAAGUExtremo 3´: 10 pirimidinas (U o C), N, C y la secuencia AG.

GU-AG


Estructura de los intrones

Todos los intrones poseen una secuencia interna importante que se denomina centro de ramificación. Esta secuencia se situá entre 20 y 50 nucleótidos secuencia arriba del sitio de empalme 3´.

Los puntos de corte y empalme se especifican mediante las secuencias situadas en los extremos de los intrones

¿ Cómo se unen los exones ?

Precursor

Ataque nucleofílico(2´-5´-fosfodiéster)

Lazo intermedio Producto

Formación enlace fosfodiester 5´-3´

Ataque nucleofílico al 5´del segundo exón

Extremo 3ÓHlibre del exón 1

Generación de un grupo 3´-OH libre en el extremo 3én el exón 1

Unión del grupo 3´-OH con el grupo fosfato 5´del exón 2

Implica la rotura y formación de nuevos enlaces fosfodiesteres

Dos reacciones de transesterificación


Espliceosoma: Complejos dinámicos grandes (60S) que se forman durante la maduración del mRNA

Reconocen sitios de unión 5ý 3´de los exones así como los puntos de ramificación.

Unión de U1-snRNP al sitio 5´de splicing 5´

Unión de U2-snRNP al centro de ramificación

Procesamiento en eucariotas ¿ Cómo se unen los exones ?

Formados por:- snRNPs o snurps: asociaciones de snRNAs y proteínas- Cientos de proteínas factores de empalme- los pre-mRNA que están madurando

snRNAs: U1, U2, U4, U5, U6

Los RNAs nucleares pequeños (snRNAs) de los espliceosomas catalizan el empalme de los precursores de mRNA

Asociación del complejo U4/U6 U5, previamente formado al complejo U1-U2 (espliceosoma inactiva ).

U5 interacciona con el exon en 3’ .

U6 se disocia de U4. U6 se reordena e interacciona con U2 y el extremo 5’ del intrón

Separación de U1 (spliceosomaactivo)

Interacción de U5 con la secuencia del exón en el centro de corte y unión 5´.

U5 alinea el exón libre en 5’ con el situado en 3’

Ataque nuclefílicogrupo 3´-OH del exón 1 al centro de emplame del exón 2.


Se forma el lazo U2-U6: centro catalíticoPrimera reacción de transesterificaciónAtaque nuclefílico del –OH 2’ del adenilato

Liberación de U2,U5,U6-intrón (lazo)

Células de mamífero


La maduración está catalizada principalmente por moléculas RNA (Ribozimas), con las proteínas desempeñando un papel secundario

Splicing alternativo

1. Mecanismo que crea diversos ARN maduros a partir de un mismo gen, mediante corte y empalme de distintas combinaciones de exones.

2. La selección que controla qué centros de cortes y empalmes son elegidos, viene determinada por la unión de factores de maduración.

3. Se generan distintas formas de una proteína según el tejido, estado de desarrollo, vía de señalización…


Mecanismo que genera diversidad proteica

En el genoma humano, la mayor parte de los pre-mRNA experimentan splicing alternativo

Splicing alternativo

Proteína relacionada con el gen de la calcitonina


Gen de la Calcitonina

ARNr

Las moléculas de ARN ribosómico se forman por rotura de transcritos primarios


RNA polimerasa I (nucleolo)

RNA polimerasa III (nucleoplasma)

snoRNPs

ARNt

Sufren una escisión de una secuencia guía 5.

Eliminación de un intrón de 14 nucleótidos.

Sustitución del extremo terminal 3ÚU por CCA.

Modificaciones químicas de bases y ribosa.


RNA polimerasa III

endonucleasa

ligasa

RNasa P

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