El Dogma Central de la Biología Molecular describe un proceso de dos pasos, la transcripción y la traducción, por el cual la información contenida en los genes se transforma en proteínas. ADN ARN proteínas

DNA TRANSCRIPCION mRNA Ribosoma TRADUCCION Polipeptido célula procariotica Envoltura Nuclear TRANSCRIPTION DNA Pre-mRNA PROCESAMIENTO RNA mRNA Ribosoma TRADUCCION Polipeptido Eukaryotic cell

DNA TRANSCRIPCION Celula Procariotica

DNA TRANSCRIPCION mRNA Ribosoma TRADUCCION Polipeptido Celula Procariotica

DNA TRANSCRIPCION mRNA Ribosoma TRADUCCION Polipeptido Prokaryotic cell Nuclear envelope TRANSCRIPCION DNA Eukaryotic cell

DNA TRANSCRIPCION mRNA Ribosome TRADUCCION Polypeptide Prokaryotic cell Envoltura Nuclear TRANSCRIPCION DNA Pre-mRNA PROCESAMIENTO RNA mRNA Eukaryotic cell

Célula Procariótica Célula Eucariota DNA TRANSCRIPTION mRNA Ribosome TRANSLATION Polypeptide Célula Procariótica Nuclear envelope TRANSCRIPTION DNA Pre-mRNA RNA PROCESSING mRNA Ribosome TRANSLATION Polypeptide Célula Eucariota

DNA molecula Gen 1 Gen 2 Gen 3 DNA cadena (templada) 3¢ TRANSCRIPCION Codon mRNA TRADUCCION Proteina Amino acido 5¢

Completo RNA transcript Elongacion No-templada Cadena devDNA RNA polimerasa RNA nucleotidos 3¢ end 3¢ 5¢ Nuevo RNA Cadena templado ADN Direccion de transcripcion (“downstream”) Promotor RNA polimerasa Punto de iniciacion DNA Unidad Transcripcion Unwound tran- script Template strand of DNA Iniciación Elongación Terminación Rewound transcripto Completo RNA transcript

Eukaryotic promoters Promoter 5¢ 3¢ 3¢ 5¢ TATA box Start point Template DNA strand Several transcription factors Transcription factors 5¢ 3¢ 3¢ 5¢ Additional transcription factors RNA polymerase II Transcription factors 5¢ 3¢ 3¢ 5¢ 5¢ RNA transcript Transcription initiation complex

RNA transcript (pre-mRNA) 5¢ Exon 1 Intron Exon 2 Proteina Otras proteinas snRNA snRNPs Spliceosoma 5¢ Spliceosoma componentes Cut-out intron mRNA 5¢ Exon 1 Exon 2

RNA transcripto (pre-mRNA) 5¢ Exon 1 Intron Exon 2 Proteina Otras proteinas snRNA snRNPs Spliceosoma

Spliceosoma 5¢ componentes Spliceosoma Corte-out intron mRNA 5¢ Exon 1 Exon 2

5¢ Exon Intron Exon Intron Exon 3¢ 1 30 31 104 105 146 1 146 Pre-mRNA 5¢Cap Poly-A tail 1 30 31 104 105 146 Introns cut out and exons spliced together Coding segment 5¢Cap Poly-A tail 1 146 5¢ UTR 3¢ UTR

Gen DNA Exon 1 Intron Exon 2 Intron Exon 3 Transcripcion Procesamiento RNA Traduccion Dominio 3 Dominio 2 Dominio 1 Polipeptido

5¢ 5¢ Cap 5¢ UTR 3¢ UTR Protein-coding segment Polyadenylation signal Start codon Stop codon 3¢ UTR Poly-A tail

Codón iniciación Codón Stop Codón Cola (no traducido) Fragmento lectura (traducido) Guía

Amino acidos Polipeptido tRNA con Aminoácido unido Ribosoma tRNA Anticodon 5¢ Codones 3¢ mRNA

Sitio de union Amino acido Puentes Hydrogeno 3¢ 5¢ estructura dos dimensiones Anticodon Hidrogeno Simbolo usado Estructura tres dimensiones

Amino acido Aminoacil-tRNA sintetasa (enzima) Pirofosfato Fosfatos tRNA AMP Aminoacil tRNA (un “activado amino acido”)

sitio P (Sitio ligadura Peptidil-tRNA) sitio E (sitio salida) Sitio ligadura mRNA Sitio A (sitio de ligadura Aminoacyl-tRNA) Subunidad mayor menor Modelo esquemático mostrando sitios de unión. E P A

Second mRNA base First mRNA base (5¢ end) Third mRNA base (3¢ end)

Exit tunnel Growing polypeptide tRNA molecules Large subunit E P A Small subunit 5¢ mRNA 3¢ Computer model of functioning ribosome P site (Peptidyl-tRNA binding site) A site (Aminoacyl- tRNA binding site) E site (Exit site) E P A Large subunit mRNA binding site Small subunit Schematic model showing binding sites Amino end Growing polypeptide Next amino acid to be added to polypeptide chain E tRNA mRNA 3¢ 5¢ Codons Schematic model with mRNA and tRNA

tunel de salida Polipeptido En crecimiento Moleculas tRNA Subunidad mayor E P A Subunidad menor 5¢ mRNA 3¢ Modelo computarizado de funcionamiento del ribosoma

INICIACION Met Met GTP GDP E A 5¢ 5¢ 3¢ 3¢ Large ribosomal subunit P site Met Met tRNA iniciador GTP GDP E A mRNA 5¢ 5¢ 3¢ 3¢ Start codon Small ribosomal subunit mRNA binding site Translation initiation complex

polipeptido en crecimiento Amino terminal Next amino acid to be added to polypeptide chain E tRNA mRNA 3¢ Codons 5¢ Schematic model with mRNA and tRNA

ELONGACION Amino end of polypeptide E 3¢ mRNA P site A site Ribosome ready for next aminoacyl tRNA 5¢ 2 GTP 2 GDP E E P A P A GDP GTP E P A

TERMINACION 5¢ 3¢ 3¢ 3¢ 5¢ 5¢ Factor de liberación Polipeptido libre Stop codon (UAG, UAA, or UGA) Cuando un ribosoma alcanza un codón STOP de ARNm, el sitio A de la ribosoma acepta una proteína llamada factor de liberación en lugar de ARNt. El factor de liberación hidroliza el enlace entre el ARNt en el P sitio y el último aminoácido de la cadena polipeptídica. El polipéptido de este modo se libera del ribosoma. Las dos subunidades ribosomales y los otros componentes Del ensamble se disocian.

Completed polypeptides Growing polypeptides Incoming ribosomal subunits Polyribosome Start of mRNA (5¢ end) End of mRNA (3¢ end) An mRNA molecule is generally translated simultaneously by several ribosomes in clusters called polyribosomes. Ribosomes mRNA 0.1 m m This micrograph shows a large polyribosome in a prokaryotic cell (TEM).

Completed polypeptide Growing polypeptides Incoming ribosomal subunits Polyribosome Start of mRNA (5¢ end) End of mRNA (3¢ end) An mRNA molecule is generally translated simultaneously by several ribosomes in clusters called polyribosomes.

Ribosomes mRNA 0.1 m m This micrograph shows a large polyribosome in a prokaryotic cell (TEM).

Ribosomes mRNA Signal peptide ER membrane Signal- recognition particle (SRP) Signal peptide removed Protein SRP receptor protein CYTOSOL ER LUMEN Translocation complex

RNA polymerase DNA mRNA Polyribosome Direction of transcription 0.25 m m RNA polymerase DNA Polyribosome Polypeptide (amino end) Ribosome mRNA (5¢ end)

Las bases moleculares de la enfermedad anemia falciforme Hemoglobina DNA normal Hemoglobina DNA mutante 3¢ 5¢ 3¢ 5¢ mRNA mRNA 5¢ 3¢ 5¢ 3¢ Hemoglobina normal Sickle-cell hemoglobin Cualquier cambio en la secuencia de los nucleótidos del ADN se denomina MUTACION

normal mRNA 5¢ 3¢ Proteina Stop Amino terminal Carboxyl terminal substitucion par-base No afecta la secuencia de aminoacidos U en lugar de C Stop Missense A en lugar de G Stop Nonsense U en lugar de A Stop

Wild type mRNA 5¢ 3¢ Protein Stop Amino terminal Carboxyl terminal Insercion o perdida de un par -base Frameshift causing immediate nonsense Extra U Stop Frameshift causing extensive missense Missing Insertion or deletion of 3 nucleotides: no frameshift but extra or missing amino acid Missing Stop

TRANSCRIPTION DNA 3¢ RNA polymerase 5¢ RNA transcript RNA PROCESSING Exon RNA transcript (pre-mRNA) Intron Aminoacyl-tRNA synthetase NUCLEUS FORMATION OF INITIATION COMPLEX Amino acid CYTOPLASM AMINO ACID ACTIVATION tRNA mRNA Growing polypeptide Activated amino acid 3¢ A P E Ribosomal subunits 5¢ TRANSLATION E A Anticodon Codon Ribosome