SEMINARIO 8 BIOLOGÍA CELULAR TRANSCRIPCIÓN Y PROCESAMIENTO DEL ARN

Las células copian ADN en ARN, proceso llamado transcripción y luego utilizan la información del ARN para sintetizar proteínas, proceso llamado traducción. La transcripción produce ARN complementario para una cadena de ADN.

Los genomas de las células eucariotas se caracterizan por contener una pequeña proporción de ADN codificante y grandes cantidades de secuencias de ADN que no codifican proteínas.

La molécula de ARN adopta una estructura tridimensional que está determinada por su secuencia de nucleótidos. Las moléculas de ARN pueden formar apareamientos intramoleculares de bases y plegarse en estructuras específicas.

I-TRANSCRIPCIÓN CARACTERISTICAS DE LA TRANSCRIPCION

La transcripción produce ARN complementario para una cadena de ADN. La dirección en la que las ARN polimerasas sintetizan ARN es siempre 5'→3'. Asimetría de la transcripción: se transcribe para cada gen una de las dos hebras de ADN, la hebra que se toma como molde para producir el ARN se la denomina hebra molde, hebra sin sentido, no codificante y la otra hebra de ADN, la que no se transcribe, se la denomina hebra con sentido, codificante.

Las ARN polimerasas o transcriptasas, a diferencia de lo que ocurre con las ADN polimerasas, carecen de función "correctora de pruebas".

Transcripción en Procariontes En bacterias, existe solamente una ARN polimerasa que es capaz de sintetizar todos los tipos de ARN. La ARN polimerasa de E. coli está formada por un núcleo central que tiene dos cadenas de tipo α, una β, otra β‘ y una W. La enzima completa u holoenzima tiene la subunidad σ necesaria para iniciar la transcripción. La subunidad σ una vez iniciada la transcripción se libera y el núcleo central prosigue con la elongación del ARN.

Estructura de la ARN polimerasa procarionte

Transcripsicón en E coli.

Terminaciónn de la transcripción

En bacterias, con mucha frecuencia, los ARN-m son poligénicos o policistrónicos, de manera que un solo ARN-m contiene información para la síntesis de varios polipéptidos distintos. Habitualmente se trata de genes que comparten un sistema común que controla su expresión (operón).

Control negativo del operon lac Genes estructurales Control negativo del operon lac El gen i codifica un represor que, en ausencia de lactosa se une al operador y bloquea la transcripción de los genes estrcturales. La presencia de lactosa induce la represión del operón mediante la unión al represor que evita que este represor se una al operador.

Control positivo del Operón lac por la glucosa. Si hay mucha glucosa no se producen las enzimas que catalizan otros azúcares (ej lactosa) Si hay poca glucosa, ésta produce un efecto positivo para la sintesis delas enzimas que catalizan lactosa, por un sistema de control positivo dependiente de AMPc.

La transcripción en eucariotas Las RNA polimerasas eucarióticas no pueden iniciar la transcripción sin la presencia de Factores Proteicos de Transcripción. El empaquetamiento del DNA en la cromatina modula el comienzo de la transcripción.

Tipos de genes transcriptos por ARN polimerasas eucarioticas Genes para ARN Polimerasa ARNm II ARNmi II ARNt III ARNr 5,8-18 y 28 S I ARNsn y ARNsc II y III ARNmit similar a la procariotica

La actividad de los promotores puede modificarse por la presencia de otras secuencias estimuladoras o "enhancers" que aumentan la tasa de transcripción o por secuencias atenuadoras que disminuyen la tasa de trasncripción. Estas secuencias estimuladoras y/o atenuadoras suelen estar cerca de las promotoras pero no a una distancia fija de estas y pueden ejercer su función sobre varios promotores diferentes

Secuencias Promotoras de la ARN pol II -25 -30 caja TATA, con la secuenciaTATAAAA, -75 caja CAAT con la secuencia GGCCAATCT, -90 caja GC con la secuencia GGGCGG, Región iniciadora de la transcripción Inr, que abarca el sitio de inicio de la transcripción, los elementos de reconocimiento TFIIB, BRE a -35.

El ARN Pol II se asocia con factores de transcripción generales , designados como TFIID, TFIIB, TFIIF, TFIIE y TFIIH, donde "TF" significa "factor de transcripción" y "II" para la ARN Pol II. Estos TF cumplen las funciones de: reconocer las secuencias promotoras y abrir la doble hélice de ADN.

Complejo de Transcripción TFIID{ TBP unión a TATA-box  {TAF unión a Inr, DPE, DPC y MTE. TFIIB se une a TBP y BRE RNA Pol II se une al complejo TBP-TFIIB junto con TFIIF TFIIE y TFIIH  Helicasas: desenrrolla el DNA  Proteina Quinasa fosforila dominio C terminal de RNA Pol II (CTD) e induce la liberación de la RNA pol II del complejo. Comienza la transcripción

Formación del complejo de preiniciación de la polimerasa II in vitro Caja TATA: Secuencia consenso TATAA situada 25 a 30 nucleótidos antes del sitio de inicio. BRE: elemento de reconocimiento del TFIIB (factor de transcrripción IIB). Inr: Elemento iniciador, abarca el sitio de inicio dela transcripción DCE,MTE y DPE: elementos promotores TFIID: factor general de transcripción II que se une al Promotor. TAF: son factores asociados a la proteina de unión al TATA (TBP)

En eucariontes los ARN-m son monogénicos o monocistrónicos, de manera que un ARN-m contiene información para sintetizar un solo polipéptido

Complejo Proteico Mediador interacciona con TF generales y la RNA pol II. Estimula la transcripción basal y tiene un papel clave en la asociación de los TF generales con los TF específicos de ciertos genes que regulan la expresión génica. Los TF unidos a estimuladores lejanos pueden interaccionar con el complejo RNA pol II/Mediador debido a que el ADN forma bucles.

Complejos de ARNpolimerasa II Mediador e inicio de la trasncripción

Gen del ARN ribosómico

Iniciación de la transcripción del ADN ribosomal

Transcripción de genes por la polimerasa III

II- PROCESAMIENTO DEL RNA

Maduración del ARNm La dirección de síntesis del RNA 5'3'. Después de 30 nucleótidos, en el extremo 5´ se le añade al ARNm 7-metilguanosina (“Cap”), unión 5´-5´ Función protectora Finalizada la síntesis una poliA‑polimerasa añade una serie de nucleótidos con adenina, la cola poliA

El mecanismo del splicing es dependiente de la identidad de las secuencias nucleotídicas en los límites exón/intrón (splice junctions). Los intrones casi siempre comienzan con GU y terminan con AG El splicing tienen lugar en grandes complejos llamados spliceosomas, compuestos por proteínas y ARNsn. Los componentes de ARN del spliceosoma son 5 tipos de small nuclear ARNs (snARNs) ricos en Uridina.

Corte y empalme del pre-ARNm

La mayoria de pre-mRNAs contienen múltiples intrones La mayoria de pre-mRNAs contienen múltiples intrones. Se pueden producir diversos mRNAs a partir del mismo gen por las diferentes combinaciones de los sitios de splicing 5’ y 3’. La posibilidad de unir exones en combinaciones variadas provee un nuevo mecanismo de controlar la expresión génica generando múltiples proteinas a partir del mismo pre-mRNA. Este proceso llamado splicing, alternativo ocurre frecuentemente en genes de eucariotas complejos y provee un mecanismo importante para la expresión de la regulación génica especifica a tejidos y del desarrollo

Transcripción de ARNr La ARN polimerasa I transcribe los genes de ARN ribosómico que están presentes en forma de repeticiones en tándem. El promotor de los genes de ARN ribosómico está a unas 150 pares de bases corriente arriba del sitio de inicio de la transcripción. Estas secuencias promotoras son reconocidos por dos FT : UBF y SL1, que se unen de forma cooperativa al promotor y luego reclutan a la ARN pol I para formar el complejo de iniciación.

Procesamiento del ARNr transcripto primario 45S, formación de las subunidades ribosomales Clivaje y formación de los ARNr 18S, 5.8S y 28S en el nucleólo. Incorporación del ARNr 5 S Formación de las subunidades ribosomales

Maduración del ARNr

Transcripción y procesamiento de ARNt Son transcriptos por la RNA polimerasa III Los tRNAs contienen intrones que deben sufrir splicing Agregado de bases raras y CCA en extremo 3´

Maduración del ARNt