Modificaciones del "Dogma Central de la Biología Molecular" Temin Modificaciones del "Dogma Central de la Biología Molecular"

Bases Físicas de la Herencia

Estructura del DNA

Uniones entre bases

Hipótesis replicación DNA

Replicación del DNA La Replicación del DNA es simple, pero requiere un gran grupo de enzimas y proteínas: La Helicasa desenrolla la molécula Las proteínas de unión a cadena sencilla estabilizan el ssDNA La Primasa inicia la replicación con RNA La DNA polimerasa extiende el nuevo DNA La segunda DNA polimerasa remueve el RNA La DNA ligasa une todos los fragmentos

Síntesis de DNA (5´a 3´) 1) Topoisomerasa: desenrrolla 2) Helicasa: abre 3) Cebador de RNA: Reconoce 3´ (sintetizado por RNA primasa) 4) DNA Polimerasa: adhiere 5) Ligasa: une 6) Okasaki: fragmentos que se sintetizan en cadena rezagada

Replicación del DNA

Replicación del DNA Replicación: continua (cadena adelantada) y discontinua (cadena retrasada) Discontinua Cebador (pequeño RNA 2-60 nucleótidos añadido por la primasa o RNA pol que provee 3’ OH) Fragmento de Okazaki por DNA pol III (1500 bp en procariotas y 150 en eucariotas) Pol I elimina cebador 3’ -> 5’ y llena huecos (gap) Ligación (DNA ligasa, enlace fosfodiéster)

Replicación del DNA Enzimas que sintetizan (replican) el DNA E. coli DNA polimerasa I (rellena huecos y repara) DNA polimerasa II y III (función principal en la síntesis) Añade bases en ambas cadenas en la dirección 5’  3’ Requiere un 3’ OH final Eucariotes 5 polimerasas  y  principal en replicación ,  y  exonucleasas Corrección de pruebas: actividad 3’  5’ exonucleotídica. Sustituye bases mal emparejadas por correctas

Existen las dos formas de replicación: En general, es Bidireccional: genomas bacterianos cromosomas de células eucariotas en el ADN mitocondrial en algunos virus

TRANSCRIPCION El proceso mediante el cual la información almacenada en el DNA se recupera mediante la síntesis de RNA dependiente de un molde.

REPLICACION Y TRANSCRIPCION SIMILITUDES Se utilizan nucleótidos trifosfatados El crecimiento de la cadena va en dirección 5’3’ DIFERENCIAS Solo se transcribe una hebra de DNA Solo una pequeña fracción del genoma es transcito

TRANSCRIPCIÓN Función: la formación del transcrito de RNA mediante la catálisis de la unión de nucleótidos libres a la cadena molde del DNA formando una monohebra de RNA. Propiedades que hacen posible la síntesis del transcrito de RNA 1. COMPLEMENTARIEDAD DE BASES ENTRE DNA Y RNA: A-U, C-G, G-C, T-A 2. UNIÓN DE PROTEÍNAS ESPECIFICAS AL DNA (RNA Polimerasa y otras proteínas que actúan como factores de transcripción).

Propiedades del RNA Una cadena, no doble hélice. Apareamiento intramolecular -> RNA contorsionista molecular Azúcar ribosa (OH en el carbono 2’) Esqueleto azúcar-fosfato en posiciones 5’-3’ del azúcar como DNA Uracilo en vez de Timina, se empareja con Adenina, y también con Guanina cuando se pliega (no en la transcripción). Catalizador biológico -> Ribozima

RNA (Acido Ribonucleico) Tipos mas importantes: mRNA  Se sintetiza a partir de DNA y se utiliza como molde para la síntesis proteica en ribosomas rRNA  Compone los ribosomas que se encargan de la síntesis de proteínas tRNA  Se une a los aminoácidos y los transporta al ribosoma para la síntesis de proteínas

ORIENTACIÓN DE LA TRANSCRIPCIÓN

TRANSCRIPCION EN PROCARIOTES En procariotes una sola RNA pol cataliza la síntesis de las tres clases de RNA La RNA pol cataliza la reacción de transcripción a una velocidad aprox. 50 nucleótidos/s En E. coli hay aprox. 3000 moléculas de RNA pol Una vez la RNA pol se une a un molde de DNA e inicia la transcripción rara vez se disocia hasta que llega a una señal de terminación

Etapas de la transcripción Iniciación: Secuencias promotoras (se une la RNA polimerasa) Procariotas: Secuencias consenso Pribnow (-10 pb aguas arriba) y región -35 pb

Etapas de la transcripción Iniciación: Secuencias promotoras (se une la RNA polimerasa) Procariotas: Secuencias consenso Pribnow (-10 pb aguas arriba) y región -35 pb Eucariotas: Caja TATA (-25 pb) y CAAT (-70 pb)

Etapas de la transcripción… Elongación: 5’->3’ Enrollamiento aguas arriba (5’) y desenrollamiento aguas abajo (3’) del DNA Terminación: Dependiente del factor Rho Independiente de Rho

Terminación: mecanismo intrínseco -> DNA Palíndrome, estructura tallo-bucle Palíndrome: Dábale arroz a la zorra el abad Región 3’ no traducida de ~ 40 bases (3’UTR)

TERMINACION DEPENDIENTE DEL FACTOR

TRANSCRIPCION EN EUCARIOTAS Es un proceso de mucha discriminación (según el tejido o etapa del desarrollo serán los genes que se van a transcribir) La maquinaria de la transcripción debe tener en cuenta la compleja estructura de la cromatina eucariota Requiere de varios tipos de RNA polimerasas La RNA polimerasa requiere de factores adicionales llamados factores de transcripción para iniciar la transcripción Tiene que haber un procesamiento complejo del mRNA que permita escindir los intrones del mensaje y transportar la molécula al citoplasma

RNAs Polimerasa en Eucariotas Transcripción Eucariotas RNAs Polimerasa en Eucariotas 1- Existen tres tipos de RNA polimerasa La I, la II y la III RNA polimerasa I, 13 subunidades. Se localiza en el núcleo y en el nucleolo. -> Síntesis de rARN 45S. RNA polimerasa II, 12 subunidades. Se localiza en el nucleoplasma. -> Síntesis de los hnRNA (transcrito primario), los precursores de los mRNA. RNA polimerasa III, 17 subunidades. Se localiza en el nucleoplasma. -> Síntesis rRNA 5S y tRNA.

Transcripción Eucariotas

Transcripción Eucariotas

Estructura del gen eucariotico Exón: secuencia codificante Intrón: secuencia no codificante entre dos exones

Diferencias eucariotas - procariotas

Diferencias eucariotas - procariotas Característica Procariota Eucariota Promotor Cajas y zona operadora Solo cajas Cistrón Policistrones Monocistrones RNA polimerasa una sola, con 5 subunidades distintas 3 RNA polimerasas. Estabilización El RNA recién transcrito, no tiene. Contiene, al comienzo de la cadena, 7-metil-guanosina o CAP, y al final de la cadena, una secuencia poli A. Comienzo RNA pol, se autoacopla al promotor RNA pol, necesita la presencia de proteínas de iniciación, que se unan antes que ella al ADN. Intrones No tiene Tiene y se eliminan mediante splicing (corte y empalme). Lugar de acción Inmediatamente, al ser creado En el citoplasma.

El “dogma” central revisado

Transcripción inversa

Traducción Proceso por el que la secuencia de nucleótidos de un mRNA determina la estructura primaria de una proteína Aparato decodificador -> Secuencia primaria de polipéptido Ribosomas (rRNA + proteínas): lugar de síntesis tRNA: Portador de aminoácidos mRNA: Portador del mensaje cifrado Factores adicionales: IF, EF, RF, enlaces fosfatos Separación componentes mediantes centrifugación en gradiente de sacarosa (velocidad de sedimentación, S-Svedberg-) 95% RNA total

Ribosoma

tRNA: la molécula adaptadora

tRNA Región específica (anticodón) que se une a mRNA (codón) tRNAs son muy semejantes. 80 nc. Bases raras. Lazoz T, lazo anticodón y lazo dihidroU Carga del aminoácido: Aminoacil tRNA, enlace ~P Aminoacil tRNA sintetasa específica para cada aa (20) ATP Unión aa extremo 3’OH del tRNA Algunas tRNA reconoce > 1 codón: tambaleo Aa + ATP -> aa ~P – adenosina + tRNA -> aa~tRNA +adenosina+P Durante la síntesis se reconoce el tRNA (su anticodón) y no el aminoácido (Experimento de Chapeville)

Traducción Resumen Requiere mucha energía (90%) Un enlace peptídico requiere: 2 ATP carga 2 tRNA, 1 GTP (tRNA en sitio A), 1GTP (translocación) Procariotas: Acoplamiento transcripción – traducción Más de un gen por mRNA: mensajeros policistrónicos. Vel síntesis: 300 aa/20 segundos Eucariotas: No acoplamiento, mensajeros no policistrónicos. Vel síntesis: 30 aa/2,5 minutos Muchos ribosomas se encuentran en un mRNA (polisoma o poliribosoma) Proteínas de membrana: péptido señal Aminoácidos N-terminal (10-20) + partícula reconocimiento señal (SRP) Se une ribosoma a una proteína de atraque de la membrana Eliminación del péptido señal

Existen las dos formas de replicación: En general, es Bidireccional: genomas bacterianos cromosomas de células eucariotas En algunos casos es Unidireccional, ej: en el ADN mitocondrial en algunos virus