- GEN - TRANSCRIPCION - TRADUCCION Unidad 12 - GEN - TRANSCRIPCION - TRADUCCION EL PRESENTE MATERIAL ES UNA SÍNTESIS QUE NO REEMPLAZA, SINO QUE COMPLEMENTA, AL RESTO DE LOS MATERIALES

Flujo de Información Genética

Genoma Toda secuencia de ADN que puede ser transcripta y genera un producto con cierta función celular específica se denomina gen. La totalidad de información genética (genes) que posee un individuo o una especie se denomina genoma. Existen genes mudos, es decir que no generan productos celulares, porque son reguladores o son sitios de reconocimiento para algunas proteínas y enzimas y suelen ser transcriptos pero no traducidos.

Transcripción Formación de una cadena de ARNm complementaria a la cadena “molde” del ADN

ARNpolimerasa La ARNpolimerasa se une a la secuencia de ADN llamada Promotor y cataliza la formación del ARNm

Transcripción en Procariontes La enzima ARN polimerasa de procariontes consta de varias subunidades, que componen la enzima completa u holoenzima. Además, la subunidad sigma es la que inicia la transcripción. La enzima se une al ADN en regiones específicas llamadas secuencias consenso: TATAAT y TTGACA. La finalización de la transcripción depende de una proteína denominada Rho, que se une el ARN y llega al extremo 3´ donde lo libera de la ARN polimerasa. La proteína Rho interactúa con el ARN procarionte, causando su separación del ADN, y finaliza la transcripción. Existe también una terminación independiente de Rho, por formación de un plegamiento o bucle que impide el avance de la ARNpolimerasa.

Transcripción en Eucariontes Existen tres tipos de ARN polimerasa en eucariontes, todas compuestas por varias subunidades, que se unen a regiones específicas promotoras: TATAbox, CAAT y CG: - ARN polimerasa I: transcribe ARNr - ARN polimerasa II: transcribe ARNm y ARN pequeños - ARN polimerasa III: transcribe ARNt y algunos ARN pequeños Las ARN polimerasas se unen a la secuencia promotora del gen a través de péptidos llamados Factores de Transcripción. La señal de terminación suele ser una secuencia de adeninas (poliadenilación).

Transcripción en Procariontes y Eucariontes Características PROCARIONTES EUCARIONTES ARN polimerasa Única. Formada por cinco subunidades Tres tipos: I, II y III. Formadas por varias subunidades. Secuencias promotor TATAAT y TTGACA TATA box, CAAT y CG Unión de la ARNpol al ADN Directa: no requiere factores de transcripción Requiere Factores de Transcripción (TFI, II y III) Apertura ADN Realizada por la ARNpolimerasa Realizada por la Helicasa Finalización Proteína Rho Señal de poliadenilación

Maduración del ARNm En eucariontes, el ARNm transcripto primario es modificado. Se adiciona un nucleótido 7-metilguanosina trifosfato o Cap en el extremo 5´, que posibilita el inicio de la traducción, y una secuencia poli-A en el extremo 3´ que protege al ARNm frente a la degradación. Las secuencias intrón son removidas en el proceso de “splicing”. En esta eliminación intervienen ribonucleoproteínas que forman el spliceosoma. El resultado es un ARNm maduro.

ARN de Transferencia Existen 31 ARNt distintos en la célula, que difieren en la región 3´(sitio de unión al aminoácido correspondiente) y la porción de tres bases llamada anticodón, que se unirá al ARNm Una vez transcripto, el ARNt se pliega sobre sí mismo formando primero una estructura en forma de hoja de trébol y luego tomando la forma de letra L. esto se conoce como “procesamiento del ARNt”.

ARN ribosomal El ARN ribosomal se une a proteínas formando los ribosomas. Cada ribosoma está formado por dos subunidades: una mayor y otra menor, que se unirán al ARNm para sintetizar una proteína. Los sitios A, P y E intervienen en la unión de aminoácidos y formación de la proteínas.

CARACTERÍSTICAS DEL CÓDIGO Código Genético Secuencia de Nucleótidos Secuencia de Aminoácidos CODÓN (triplete de nucleótidos del ARNm) ANTICODÓN (triplete de nucleótidos del ARNt) CARACTERÍSTICAS DEL CÓDIGO UNIVERSAL: el mismo en todos los seres vivos (salvo pocas excepciones, en bacterias) DEGENERADO: varios tripletes distintos codifican un mismo aminoácido (sinónimos) NO AMBIGUO: cada triplete especifica a un solo aminoácido, no se producen . . . . solapamientos en el marco de lectura.

Código Genético UAA; UAG, UGA: stop AUG: inicio

Activación de los aminoácidos Traducción Activación de los aminoácidos

Etapa de Iniciación El ARNm se une a la subunidad menor del ribosoma por el extremo 5´. Se une el primer ARNt que porta metionina en eucariontes y formil-metrionina en procariontes. Se incorpora la subunidad mayor del ribosoma .

Etapa de Elongación

Etapa de Elongación

Etapa de Elongación

Etapa de Terminación Una vez terminada la síntesis de la proteína, los ARNt, las subunidades ribosomales y el ARNm pueden ser reutilizados.

Polirribosomas Los polirribosomas o polisomas, permiten que un mismo ARNm sea traducido por varios ribosomas en forma simultánea, obteniéndose varias “copias” de una misma proteína al mismo tiempo.

Traducción en Procariontes y Eucariontes ARNm policistrónicos: codifican para varias proteínas (hay varios sitios de inicio de la traducción) ARNm monocistrónicos: codifican para una sola proteína (hay un solo sitio de inicio para la traducción) La traducción comienza en el codón AUG (formilmetionina) La traducción comienza en el codón AUG (metionina) El ARNm tiene, previa al codón inicio, una secuencia que le permite reconocer y unirse al ribosoma. El ribosoma se une al ARNm al reconocer el cap Las moléculas proteicas “Factores de Iniciación” y “Factores de Elongación” son diferentes para células procariontes y eucariontes.

Regulación de la Expresión Génica

Regulación en Procariontes Operón Lac

Regulación en Procariontes Operón Lac

Regulación en Procariontes Operón Trp

Regulación en Procariontes Operón Trp

Regulación en Eucariontes

Mecanismos de Control a Nivel del ARNm Los pre-ARNm tienen múltiples intrones por lo que pueden producirse distintos ARNm a partir de un mismo gen, combinando los sitios de corte 5´y 3´. Esta combinación de exones o splicing alternativo permite obtener distintos ARNm a partir de un mismo pre-ARNm.

Mecanismos de Control a Nivel Traducción Hierro en citoplasma Síntesis de Ferritina Disminución de los niveles de hierro Activación de la Aconitasa X Bloqueo de la Traducción En el citoplasma, la ferritina captura el hierro libre que resulta tóxico para la célula. En presencia de hierro libre, la ferritina se traduce en los ribosomas y puede cumplir la función de capturar dicho hierro. Cuando los niveles de hierro son bajos, se activa la proteína aconitasa, que se une al ARNm de la ferritina impidiendo su traducción

Mecanismos de Control a Post-traducción Las chaperonas son proteínas que acompañan el plegamiento de las proteínas. También transportan polipéptidos desnaturalizados hasta las chaperoninas, donde se pliegan. Las proteínas que no vuelven a su estructura normal, serán destruidas por hidrólisis en los proteasomas.

Proteasomas La ubiquitina es una proteína natural de las células eucariontes. Se une a otras proteínas “marcándolas” para su destrucción o proteólisis en el proteasoma. De esta forma, se realiza una regulación de la expresión génica a través de la eliminación o no de proteínas después de su traducción.