Bloque 4. Genética y Biología Molecular

x .m o m c .y tablas Mapas conceptuales te u sintéticas .g w Maestro en w Ciencias Bioquímicas wGenaro Matus Ortega e n os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m o m e .c u t .g w w Primera parte w HISTORIA Y e nDESARROLLO DE LA BIOLOGÍA os MOLECULAR n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

HISTORIAx .m o m e .c u t .g w w w e n os Genes ligados, n ta Genes auto y gonosómicos, í Herencia citoplásmica, v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m o m e .c u t .g w w w e n os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m o m e .c u t .g w w Segunda parte w ESTRUCTURA e n DE ADN Y ARN: os PROPIEDADES DERIVADAS n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Estructura de la doble hélice .m o m e .c u t .g w w w e n os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

Purinas x .m o m e .c Adenina Guanina u t .g w w w e n os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

Purinas x .m Pirimidinas o m e .c Adenina Guanina Timina Citosina u t Uracilo .g Timina = uracilo metilado w Citosina = uracilo aminado w Timina – uracilo –citosina w e n os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

Purinas x .m Pirimidinas o m e .c Adenina Guanina Timina Citosina u t Uracilo .g Pentosa w w w e n Ribosa os 2’-Desoxi- n ribosa RNA í ta DNA v is Aldopentosa Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

ESTRUCTURA x .m Estructura del ADN Características del modelo de Watson y Crick (1953) o m 1.- El DNA está formado por 2 e .c t cadenas de polinucleotidos 7.- por cada 10 pares de bases, la doble hélice da una vuelta 2.- cada cadena consiste de un u completa con una dimensión .g grupo fosfato unido a un residuo lineal de 34 A. de -D-desoxirribosa y una base nitrogenada w 8.- las bases nitrogenadas se orientan hacia el interior y las 3.- las cadenas forman una doble hélice antiparalela w pentosas y fosfatos al exterior 4.- Cada cadena se encuentra w 9.- la complementaridad de las bases cumple las leyes de de forma perpendicular al eje. 5.- la doble hélice tiene un e n Chargaff (pares purina-pirimidina) 10.- las cadenas de polinucleo- diámetro de 20 A (2nm) os tidos se unen por puentes de H. n 6.- la doble hélice gira hacia la 11. Los enlaces fosfato- derecha del eje siguiendo la desoxirribosa están polarizados en ta orientaión de los azucares. sentido opuesto 5’-3’ y 3’-5’ í v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

ESTRUCTURAx .m Estructura del ARN Contenido de RNA 3 tipos de RNA o m Procesamiento de los .c en la célula participan en la síntesis preRNA---- RNAm. de proteínas. t e Splicing: BACTERIAS: 0.5-0.10 pg de tRNA u remoción de .g RNA, 6% de su peso total intrones. Existen diversas copias EUCARIOTAS: 20-30 pg de para cada gen de tRNA Eventos de corte: RNA, 1% de su peso total w (redundancia de genes). procesamiento de w rRNA y tRNA mRNA. w Modificaciones Contiene al mansaje Existen 32 tipos de tRNA en células químicas: adición eucariontes, son pequeños (-4S) n genético que determina la de grupos secuencia de amino ácidos químicos. en la síntesis de proteínas. e s Cada tipo de tRNA transporta (en su Edición del RNA: Existen 4 tipos en eucariontes: 18SrRNA, 28SrRNA, 5.8S y 5SrRNA n o rRNA Presenta cerca del 70% del extremo 3´) uno de los 20 aminoácidos Modificaciones quimicas *citidin desaminasa- ta RNA total. convierte una C a U í Small interfering RNAs (siRNAs) v is Micro RNAs (miRNAs) 2 fuentes principales de RNA antisentido Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Desnaturalización del ADN .m o m e .c u t .g w w w e n os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Tasas de reasociación del DNA .m o m  Según su grado de asociación existen .c te diferentes fracciones genómicas: u .g A) Componente rápido. Primera fracción de reasociación. Que representa el 25 % del genoma. w B) w Componente intermedio. Segunda w fracción que corresponde al 30 % del genoma total. e n C) Componente lento. La última fracción os en renaturalizarse y supone el 45 % restante del genoma total. n ta  ¿Esto significará algo? í v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Secuencias repetidas y no repetidas .m o m .c  Las secuencias de renaturalización lenta generalmente son regiones de DNA te no repetitivas y casi todas las veces codificantes. u Según el grado de repetición las secuencias de DNA se clasifican en: .g w A) DNA repetitivo: si están presentes en más de una copia. w B) DNA moderadamente repetitivo: si tienen un rango de reasociación moderado w e n C) DNA altamente repetitivo: Representa la fracción de reasociación rápida y son producto de la reasociación de secuencias cortas localizadas en tandem en frecuencias de repetición múltiple.   os En este grupo también se encuentra el DNA satélite que consiste de regiones cromosómicas centroméricas inertes (no se transcriben). El DNA microsatelite corresponde a fragmentos más cortos de DNA de alta asociación.  n El DNA minisatélite o VTNR y las secuencias cortas forman parte de este DNA. í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Genes y genomas .m o m .c Concepto fundamental: Definición: Complementario: Gen Secuencia de DNA que codifica Contiene información para un RNA funcional. te extrínseca e intrínseca. Genoma Conjunto de genes codificados u .g en el DNA. Secuencias no codificantes Secuencias regulatorias de la OriC, ARS, ACS, Intron, w duplicación, transcripción o control epigenético. Promotor, Terminador, DNA espaciador Densidad génica y genómica w Cistron w Unidad monogénica. Cis-trans (un promotor controla Policistron e n Unidad poligénica dependiente de un promotor. la expresión de un gen). Valor C os Cantidad total de DNA en el genoma Paradoja del valor C n No correspondencia entre el í ta tamaño del genoma y el número de genes. v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m On the fate of duplicated genes…… o m e .c u t .g deletereous mutagenesis w w Nonfunctionalization w Neofunctionalization Subfunctionalization e n os conservation n í ta 90% loose function 9% subfunctionalizatión Lynch et al. (2001) Genetics v is 1% neofunctionalization Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Familias génicas .m o m e .c u t .g w w w e n os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m o m e .c u t .g w w Tercera parte w CONTROL e n LA CROMATINA DE os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m Organización del DNA Modelos de o m El bloque de construcción de la en células eucariontes interacción nucleosoma - DNA .c cromatina es el nucleosoma e El DNA se asocia a *ricos en hélices u t Es la unidad mínima de construcción de cromatina, .g proteínas llamadas involucra todas las histonas *formación de HISTONAS excepto la H1. heterodímeros: w H3-H4. H2A-H2B. dimeros Histonas H1 w*residuos de fosfato w interaccionan con las histonas. Octameros Histonas Estructura nucleosomicas: H2A, H2B, H3, H4 de la cromatina e n *interacciones electrostaticas y puentes de H. (nucleosoma) Cubre 200 pares de bases. os Los extremos amino de las histonas pueden ser Collar de cuentas n modificadas por enzimas: ta Eucromatina (A) Heterocromatina Acetilación, Metilación, Fosforilación. solenoide í CROMOSOMA v is Regiones de cromatina en metafase Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx Asas de cromatina

x La subunidad que se repite en la estructura .m de la cromatina es el nucleosoma o m e .c u t .g w w w e n os DNA espaciador 165pb n ta Los trabajos de A. Klug y colaboradores (1980) sobre la disposición de í las histonas en el nucleosoma le valieron el Premio Nobel de Química is (1982). v Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

DNA x .m Nucleosoma o m .c Fibra de 30 nm (300 Å) o e t solenoide u .g Asas o Bucles radiales de w DNA w w e n Las fibras de 30 nm se unen a os un armazón proteíco en regiones especificas llamadas SAR [regiones asociadas con el n armazón o regiones de unión a ta la matriz (MAR)]. í v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m CROMATINA CONCEPTO CONCEPTO NECESARIO Conjunto de ADN, histonas y o m CONCEPTO COMPLEMENTARIO Se encuentran en el núcleo de (solo presente en Eucariotas) proteínas. .c células eucariontes y constituyen el cromosoma eucarionta. e HISTONAS Principal proteína presente en las cromatinas. u t Tienen carga positiva. Ricas en lisina y Argina Consecuencia de genomas grandes .g Proteínas mas conservadas en eucariontes NUCLEOSOMA w Conjunto de octamero de histonas que involucran todas menos la H1 Cubre 200 pares de base EUCROMATINA w Representa la forma activa de la Esta diseminada por el resto del cromatina. w núcleo y aquí se encuentran la mayoría de genes activos. HETEROCROMATINA e n Representa la forma inactiva de la cromatina. Se localiza en la periferia del núcleo y puede ser de dos tipos: constitutiva y facultativa. os REGIONES Y TERRITORIOS NUCLEARES Nucleólos, Dominios OPT, n Cuerpo PcG ta Cuerpo PML, Cuerpos de Cajal, í v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Estructura del nucleonema .m o m .c Nucleolo u te  No tiene membranas .g delimitantes.  Es la estructura subnuclear w más prominente.  Producción y ensamblaje de las w subunidades ribosomales. w  Precursor de 45S e n  Usa proteínas importadas del citosol = RNP FC: Centro Fibrilar os n DFC: Componente denso fibrilar ta GC: Componente granular í v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Cuerpos nucleares .m o m Cuerpos de Cajal: e .c u t  Orgánulos esféricos nucleares presentes en células en alta proliferación (tumorales), o metabólicamente activas con alta tasa transcripcional .g (neuronas). w  Ramón y Cajal las denominó “cuerpos accesorios nucleolares”, debido a su asociación con el nucléolo en las neuronas. w w  Su tamaño se sitúa entre 0.1 - 2.0 micrometros y su número es de entre uno a cinco por cada núcleo, variando a lo largo del ciclo celular y entre los diferentes tipos celulares. e n  Los cuerpos celulares “son posibles lugares de ensamblaje o modificación os de la maquinaria de transcripción del núcleo”.  Se encuentran únicamente en los núcleos de plantas, animales y levaduras. n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Cuerpos nucleares .m o m .c  Los dominios OPT se relacionan con nuevas síntesis de RNA polimerasa e u t II y dominios que contienen proteínas relacionadas con la transcripción y factores de transcripción TFIIH, Oct1, BRG1, E2F-1, estos pueden .g representar complejos de iniciación de transcripción incompletos, complejos inhibitorios, o sitios del almacenamiento. w w  El complejo grupo Polycomb (PcG, o cuerpo PcG) es una asociación w cromatina multiproteica relacionada con la represión estable de mutaciones homeóticas, además de ser un complejo de represión transcripcional. e n os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Cuerpos nucleares .m o m  Las manchas -nuclear speckles- son estructuras intranucleares e .c u t caracterizadas por concentraciones altas de pre-mRNA, aunque su función es polémica, existe evidencia fuerte de que son sitios que unen piezas de .g almacenaje o ensamblaje. w  Cuerpos PML. Cuerpos nucleares promielocíticos, donde se sintetiza la w proteína PML (882 residuos de aa, 97,5 kDa), cuya su función principales la supresión del crecimiento celular. w e n  Posee otras funciones relacionadas con la regulación de genes e implicación en las vías de supresión tumoral y, por tanto, de la inhibición del crecimiento celular. os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Cuerpos nucleares .m Control de la expresión génica o m MEMORIA CELULAR: modificación química de la cromatina e .c Mediante acetilación, fosforilación, que permiten encender y apagar diferentes genes para formar un DIFERENCIACIÓN Y ESPECIALIZACIÓN CELULAR: DIFERENCIACIÓ ESPECIALIZACIÓ t tejido específico u Determina características estructurales y funcionales .g proceso de remodelación de la cromatina distintas ENVEJECIMIENTO CELULAR: mediado por genes Lleva a 2 tipos de muerte: apoptosis y necrosis CELULAS TOTIPOTENCIALES w CELULAS MULTIPOTENCIALES w w CELULAS OLIGOPOTENCIALES CELULAS DIFERENCIADAS CELULAS ESPECIALIZADAS e n INSULATOR os ENHANCER n SILENCER í ta is LCR v Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m o m e .c u t .g w w Cuarta parte w DUPLICACIÓN e n Y REPARACIÓN DEL DNA os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x ¿Cómo es la replicación del DNA? .m o m .c u te .g w w w e n os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x El oriC .m o m .c  El origen de replicación bacteriano se denomina OriC y corresponde a 245 e pb. u t  Tiene las siguientes características: .g  Es una secuencia rica en A y T. w w w  Presenta 4 cajas de reconocimiento a DnaA (R1-R4 nonámeros repetidos). e n  Tiene 3 repeticiones de treceámeros que permiten la disociación del DNA. os  Posee secuencias palindrómicas GATC de reconocimiento para las n metilasas de Adenina (DAM) í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m 5´ 3´ Proteina DnaA o m - multicomplejo (10-20) - ATP e .c - se une a los repetidos de 9 pb del OriC u t .g - provoca la separación de las cadenas de los repetidos de 13 pb w w Proteina DnaC w - “escolta” la DnaB a las DnaA e n Proteina DnaB (Helicasa) - hexamero os - ATP n - “abrazadora” alrededor de cad. ta sencillas í - se desplaza a lo largo del DNA para v is separar las cadenas en el sentido 5´-3´ Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Inicio de la replicación .m o m Proteína: Funciones: e .c DnaA: 1.- Reconocimiento de OriC, u t 2.- Curvatura, desestabilización y apertura del DNA, .g 3.- Reclutamiento de DnaB y DnaC. DnaB, DnaC w 1.- Helicasas que impiden la reasociación del DNA, w 2.- Permiten el reclutamiento de SSB y de la DnaG (primasa). w SSB n 1.- Impide la reasociación de las hebras de DNA, e 2.- Permite la liberación de DnaA (pre-primosoma) DnaG os 1.- Sólo se integra si DnaC ha sido retirado. 2.- Coloca el cebador de RNA. Define la formación n del primosoma. primosoma í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Crecimiento de DNA y RNA 5’⇨ m .3’ o m .c u te .g w w w e n Se requiere un extremo 3’-OH libre para que ocurra el ataque s electrofílico sobre el alcohol. o n El crecimiento de cada cadena ta es unidireccional. í La doble hélice crece de is manera bidireccional v Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Elongación de la replicación .m o m Proteína: Funciones: .c Hda/Ida: DnaG u te Permiten que se retire las DnaA Coloca el primer (iniciador, cebador, prímero) de 10-12 .g nucleótidos de RNA sobre el molde de DNA. w Se requiere para dejar un extremo 3’-OH. Dnapol III w Toma el extremo 3’-OH dejado por la primasa y wpolimeriza DNA en ambas cadenas (líder continua, e n retrasada discontinua F. Okazaki). Okazaki F y x permiten la retirada de SSB. Dnapol I (Rnasa) o Dnapol I (polimerasa)s Retira los fragmentos de RNA. Rellena los huecos dejados por la actividad de RNAsa. n ta Dna Ligasa Sella los fragmentos de Okazaki. í v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m Hay dos propiedades importantes de las DNA POLIMERASAS: FIDELIDAD Y PROCESIVIDAD o m FIDELIDAD: e .c El seguimiento exacto de la secuencia u t que sirve como molde. .g La actividad de exonucleasa 3’ 5’ de la DNA polimerasa contribuye a la w fidelidad pues tiene actividad correctora w (proofreading). w PROCESIVIDAD: e n os La capacidad de una DNA polimerasa de elongar una cadena de DNA por muchos nucleótidos antes de disociarse del complejo que forma con el sustrato. n La DNA polimerasa I tiene una procesividad baja. Es distributiva. í ta La DNA polimerasa III tiene una procesividad alta. v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m La DNA polimerasa III está compuesta por varias subunidades Subunidad : 129 kDa, tiene actividad de DNA polimerasa Subunidad : 27.5 kDa, tiene actividad de exonucleasa 3’ 5’ o m Subunidad : 41 kDa, se une al DNA. Es el factor de procesividad e .c Subunidad : Factor de dimerización u t .g Subnidad : cargado de la hebra de DNA. w w w e n Permiten que se retire SSB os n í ta En ausencia de la subunidad , la DNA Pol III tiene muy baja procesividad, pues se v is disocia del molde Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Termino de la replicación .m m o TerC .cel avance los  El fin de la replicación es mediada por secuencias ricas en A y T que pueden retrasar u te Ter y Tus que replisomas debido a la unión de proteínas T muestran una unión cooperativa.g DNA. al w w  La metilación-desmetilación del OriC permite controlar w los ciclos de inicio de cada replicación del DNA procarionte. e n o  La disponibilidad s de las DnaA y los demás factores que n ta forman el pre-primosoma constituyen un mecanismo de í regulación. v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Eucariotas = más genoma (DNA + proteína) .m o m e .c u t .g w w w e n oriC os n ta Ter í v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m Tres características comunes de los orígenes de o m replicación de procariontes y eucariontes e .c u t .g 1) Son segmentos de DNA singulares que contienen múltiples secuencias repetidas cortas w w 2) Estas unidades repetitivas cortas son reconocidas por proteínas w multiméricas ORC (origin recognition complex) que reconocen regiones ARS replicación e n (Autonomously Replicating Sequence) que se unen al origen para iniciar la os 3) Las orígenes de replicación suelen ser regiones ricas en AT, lo que facilita n la desnaturalización del duplex de DNA (menos energía). í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m Eucariontes Inferiores - Secuencia de replicación autónoma de S. cerevisiae: ARS (Autonomously Replicating Sequence) o m 5´- (A/T)TTTAT(A/G)TTT(A/T) -3´ e .c u t A B1 .g B2 B3 w ARS consensus sequence (ACS) w w e n - mutaciones puntuales inhiben el inicio de la replicación - Sitio de unión del ORC (Origin Recognition Complex), 6 os proteínas que forman la maquinaria de iniciación de la replicación) n ta - cada 40 kb í - aprox. 400 orígenes de replicación en los 17 cromosomas de S. cerevisiae v is - activación sucesiva de las diferentes ARS: regulación Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

Xenopus Cdc6 + Cdt1 x ORC (6 proteínas) .m o m origen e .c u síntesist .g ciclinas y activación Degradación Cdk ciclinas G1 w Helicasas Mcm2-7 Ciclina E/Cdk2 >> Inhibe unión de M/G2 w Mcm2-7 (Cdc6) w S - Fosforilación Cdc6 Germinina >> secuestra Cdt1 e n P y liberación - Fosforilación ORC y P os P Mcm2-7 -Associación Cdc45 n í ta P P v is P Cdc45 P Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Control positivo de la replicación en eucariontes .m 1.- Acumulación de proteínas o m “permisivas” en el núcleo en G1: e .c - CDC-6 y CDT-1, las cuales se unen al ORC y reclutan las helicasas MCM u t - helicasas MCM se unen al DNA y .g catalizan su desenrollamiento w w 2.- Una vez que empieza la replicación w en la fase S: - CDC-6 y CDT-1 se despegan del ORC e n (por fosforilación) os - MCM progresan con el avance de la n ta horquilla de replicación í v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Control negativo de la replicación en eucariontes .m o m .c • En la célula en fase M/G2 se impide la activacion del ORC, a través de ctd1 y el reclutamiento de las helicasas MCM a las nuevas cadenas de DNA. •Por tanto no se puede iniciar la replicación. t e u .g Complejo - Ciclina Cdc6, regulador w pre-replicativo positivo no fosforilado w w (Expresión alta en G1) - Ctd1 e n Helicasa Mcm2-7 os n ta • En G1, la germinina es degradada, de tal manera que el DNA de la célula í pueda responder al control positivo por las proteínas permisivas y iniciar su v is replicación Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

cadena en extensión, incompleta x AACCCC-5’ TTGGGGTTGGGGTTGGGGTTG-3’ .m TELOMERASA Cromosoma telomero cadena molde o m .c Telomerasa con templado AACCCC-5’ 3’ ACCCCAAC 5’ de RNA t e TTGGGGTTGGGGTTGGGGTTG-3’ u Elongación .g extremo 3’ por la 3’ 5’ w telomerasa AACCCC-5’ ACCCCAAC TTGGGGTTGGGGTTGGGGTTGGGGTTG-3’ w w e n Primer RNA CCAAC AACCCC-5’ s TTGGGGTTGGGGTTGGGGTTGGGGTTGGGGTTG-3’ o Adición primer RNA n ta Extensión í  DNA polimerasa cadena is retrasada por AACCCC-5’ CCCAACCCCAACCCCCAAC-5’ TTGGGGTTGGGGTTGGGGTTGGGGTTGGGGTTG-3’ la polimerasa v Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m o m e .c u t .g w w w DAÑO EN EL e n DNA os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x AGENTES INDUCTORES DE DAÑO .m o m Físicos: .c •Radiación ultravioleta •Radiación ionizante u te .g •Radiación nuclear w Químicos: w •Agentes químicos w •Hidrocarburos e n os •Quimioterapéuticos n ta •Radicales libres í v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Radiación ultravioleta (200-300nm) .m 1 o m .c Entrecruzamiento covalente de te pirimidinas adyacentes en la misma cadena de DNA. u Generalmente son timinas. .g w w w e n os n También se puede generar el ta “fotoproducto 6-4” í v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m Radiaciones ionizantes: Rayos X y rayos gamma. 2 o m .c Ionizan moléculas que rodean al DNA radicales libres t e u .g algunos contienen oxígeno que tienen un electrón desapareado. Son especies altamente reactivas y pueden atacar la molécula del DNA causando rupturas en una o en las dos cadenas. w w También pueden w modificar químicamente una base, guanina. e ncomo la s Generación de 8-oxo-guanina. o n Causa transversiones: GC -> TA í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m 3 Radiación nuclear o m e .c u t .g w w w e n Enlaces covalentes O-P os n í Extremos romosta Translocaciones Cáncer v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m 4 Modificación de bases en el DNA o m e .c u t .g w w w e n os n í ta is Las desaminaciones pueden ser espontáneas o inducidas. v Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m Modificación de bases en el DNA: Desaminación por ácido nitroso. 4 o m e .c u t .g w w w e n os n í ta Desaminación de citosina genera uracilo Desaminación de 5-metil citosina genera timina v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m 4 o m e .c Tipos de Daño al u t DNA. Alquilación. .g w w w e n Metilación o acetilación de las bases en los átomos (O/N) que participan en la formación de puentes de H, desestabiliza la doble s hélice de DNA y hace esa zona susceptible a mutación. o n La presencia de estas regiones dañadas puede causar detención ta de la replicación, o si ésta continúa, está sujeta a errores. í v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

Efectos del daño al DNA x .m o m e .c u t .g w w w e n os n í ta Veamos la contraparte al daño v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Daño en el DNA .m CONCEPTO CONCEPTO NECESARIO o m CONCEPTO COMPLEMENTARIO Mutación Alteración o cambio en la información  genética (genotipo) de un ser vivo. .c Alteración Espontánea: se producen de forma e natural o normal en las poblaciones Causados por:  u t Alteración Inducida: surgen como consecuencia de la exposición a mutágenos químicos o fisicos .g • Errores durante los procesos de Cambios tautoméricos - Formas alternativas Alteraciones Espontáneas replicación, recombinación o isoméricas de las bases nitrogenadas que reparación del DNA. • Cambios químicos espontáneos w cambian el patrón de apareamiento normal. depurinación, desaminación y oxidación de Alteraciones Inducidas Causados por: w  Bases. Modificación de Bases en DNA • Agentes químicos • Agentes físicos w  (desaminantes, alquilantes) Rayos UV (dimeros de T), Ionizante (radicales Reparación del DNA célula, e n Es un proceso constante en la esencial para su libres), Nuclear (extremos romos) Mecanismos de Reparación: os supervivencia ya que protege al genoma de daños y mutaciones Directa Apareamiento NER - Reparación por Escisión de Nucleótido n dañinas. Recombinación ta VER Reparación por Escisión de Base í v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m o m e .c u t .g w w w REPARACIÓN e n DEL DNA os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Mecanismos de Reparación .m o m Glucosilasas e .c u t RnasaH, Dnapol I, Dnapol ligasa .g u.v.rABC w w RecA, RAD51 w Glucosilasas e n os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x 1. Reparación directa: Fotorreactivación .m o m .c u te .g w Fotoliasas w w e n os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x 2. Actividad de las Glucosilasas (BER) .m o m .c u te .g w ¿Cuál OH es? w ¿1’, 2’, 3, 5’? w Esto lo responden e n hasta los que no son “masters”. os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x 3. Reparación de apareamientos erróneos (MMR) .m o m .c u te 1 .g 1. Reconocimiento de la lesión w MutSalfa: AE, ins/del (2-8) MutSbeta: ins/del (1-16) w w 2. Act. ATPasa MutSalfa libera el AE e n PCNA RPA- SSDNA 3. Discriminación de la hebra (Okazaki) os 4. Excisión y síntesis de reparación n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

4. Reparación de excisión de nucleótidos x .m o m NER . cAcoplada a NER-TCR Genómica Global u te transcripción 1.Reconocimiento XPC/HR23B 2. Entrada del factor TFIIH a la .g Lesión w 3. Ensamblaje del complejo NER 4. Helicasas actúan y XPA-RPA w Interactúan con la lesión w n 5. Endonucleasas:XPG y F 6. Remoción 25-32 n 7. Liberación complejo e 8. Síntesis y ligación os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m 5. uvrABC o m e .c Mecanismo resumido: u t 1.- UvrA se une al DNA en la región .g dañada. w 2.- UvrB/UvrC tienen actividad de w endonucleasa y corta en los lados adyacentes de la cadena liberando un w oligonucleótido de unos 12-13 nts de largo. e n una DNA polimerasa I y os 3.- La región “vacía” es rellenada por n ta 4.- Sellada por una DNA ligasa. í v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m 6. Recombinación Homóloga o m e .c u t .g •Eucariontes •Libre de error •Fase S y G2 w w w e n os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m Intercambio de cadenas mediado por REC A O RAD51 (sistema SOS) o m e .c u t .g w w w e n os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m Ruptura o m e .c u t .g w w w e n os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

7. Reunión de extremos no homólogos x .m o m e .c •Mamíferos u t •Predispone al error •Fase GO/G1 .g w Exonucleasa ssDNA w w e n os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Rescata lo más importante: .m o m e .c u t .g w w w e n os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Reparación del DNA .m Agente causal Daño producido o m Mecanismo de reparación: U. V. Dímeros de pirimidina (timina- timina, citosina-timina, citosina-cistosina). e .c Fotoreactivation (UvrABC) NER Fotoproducto 6-4. Bultos y aductos. u t Recombination Repair. Radiación ionizante (rayos X y ) 8-oxo-guannina. Transversión GC-TA. .g BER NER Ruptura de cadenas (1 y 2), w Recombinación Intercruzamiento. w Radiación nuclear w Ruptura de cadenas de DNA. Extremos romos y adhesivos. Missmatch repair (MSH, MLH, PMS). e n Traslocaciones. Recombination repair (DSB, RPA,RAD52, RAD51). Alquilaciones, metilaciones, os O6-Etilguanina Cambio en la información (apareamientos erróneos). Direct Reversal. n Timina -Uracilo Desaminaciones Despurinaciones í ta Citosina – Uracilo Cambio en la información BER (glicosilasas) v is Despirimidaciones (apareamientos erróneos). Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Tipos de mutaciones de pares de m .bases o m .c Secuencia silvestre CATTCACCTGTACCA u te .g GTAAGTGGACATGGT Sustitución/ Transición w Transversión o w w CATCCACCTGTACCA n GTAGGTGGACATGGT e CATCACCTGTACCA os Deleción o eliminación CATATCACCTGTACCA Inserción n ta GTAGTGGACATGGT GTATAGTGGACATGGT í v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m EFECTO DE SUSTITUCIONES EN UN GEN DNA molde : RNAm o m 5’----T A C---3’ 3’----A T G ---5’ Mutación con .c Mutación Mutación Replicación te sentido erróneo sin sentido silenciosa normal AAC u TAG TAT TAC TTG .g ATC ATA ATG w w AAC w UAG UAU UAC Codón de asparagina e n Codón de terminación Codón de tirosina Codón de tirosina os n ta PROTEÍNA PROTEÍNA PROTEÍNA PROTEÍNA í DIFERENTE INCOMPLETA NORMAL NORMAL v is Carácter conservativo vs no conservativo Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m o m e .c u t .g w w w LA TRANSCRIPCIÓNe n os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x La Transcripción m .m o  Proceso celular por el cual e .c los RNAm (y los demás tipos de RNA) son u t sintetizados a partir de .g una secuencia de DNA w que sirve como molde. w  ¿Es el primer paso de la w expresión génica? R = NO. e n os n  Es el punto principal de í ta control celular de la expresión génica. v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x La Transcripción .m o m .c Se requiere: •La enzima RNA polimerasa (mensajero II). t e u .g Hebra molde 3’-5’ •DNA w Señales de iniciación (promotor) y de terminación w Secuencias regulatorias. w e n •Ribonucleótidos (trifosfatados) ATP, GTP, CTP, UTP. os •Proteínas nucleares o factores de transcripción. n •-factores generales o basales de transcripción í ta •-proteínas activadoras o represoras interaccionan con secuencias específicas de DNA (secuencias consenso) v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Características de la transcripción .m o m .c  Se copia sólo una de las hebras del DNA. promotores. u te  La discriminación o selección de la hebra a copiar está dada por los .g  El super-enrollamiento negativo incrementa la potencia de los promotores.  La actividad de la Rna pol de Procariontes y Eucariontes NO requiere de un cebador. w w  El transcrito resultante es idéntico a la cadena complementaria a la molde excepto en T-U. w  Se requieren nucleótidos trifosfatados para catalizar la reacción de e n polimerización en sentido 5’-3’.  La transcripción es selectiva. Sólo ocurre bajo control temporal en genes específicos. os  Nomenclatura: nucleótido de inicio (n+1), curso abajo (+), curso arriba (- ). n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m o m e .c u t .g w w w LA TRANSCRIPCIÓNe n os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Elementos de control transcripcional en procariotes: .m  Elementos Cis (Cis-acting regulatory sequences): o m Secuencias de DNA con un determinado arreglo de bases. Tienen función reguladora positiva o negativa. e .c Promotor Mínimo* Promotor proximal* u t .g w - Genes constitutivos (Housekeepinkg) - Genes inducibles w w  Proteínas Reguladoras Transactivadoras o Factores de Transcripción Trans (Trans-acting regulatory proteins) e n os Proteinas activadores o represores n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Elementos de control transcripcional en eucariotes: .m  Elementos Cis (Cis-acting regulatory sequences): o m Secuencias de DNA con un determinado arreglo de bases. Tienen función reguladora positiva o negativa. e .c Promotor Mínimo* Promotor proximal* u t Potenciadores (Enhancers)* .g Silenciadores* Elementos de Respuesta* w w w  Proteínas Reguladoras Transactivadoras o Factores de Transcripción Trans (Trans-acting regulatory proteins) e n os Factores Generales de transcripción* Proteinas activadores o represores n ta * Sólo presentes en eucariotas. í v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

La enzima que sintetiza RNA es la RNA POLIMERASA x (Samuel Weiss y Jerard Huwitz, 1960) .m La enzima de E. coli tiene 4 tipos de subunidades o m e .c u t .g w Holoenzima formado por: w : Reconocimiento del promotor w específico e n : ensamblaje de las unidades y unión al promotor ’: Se une al DNA os : Sintetiza el RNA n ta : estabiliza la unión de ’ con 2- í v is Es susceptible a inhibición por: RIFAMPICINA y ACTINOMICINA D Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Inhibidores de las RNA polimerasas .m o m .c te Derivado de la rifamicina B u .g w w w ojo e n s Anticancerígeno-Quimioterapia o n í ta is Precursor de amatoxinas v Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Inicio de la transcripción.m o m  La subunidad sigma reconoce la caja de Pribnow en el promotor e .c procarionte. u t  Alfa permite el ensamblaje de las otras subunidades de la Rna pol.  Se une la subunidad b’ al DNA y b añade 9-10 nt. .g w  Elementos de la región promotora: promotora w w   Región -35 TCT TGA CAT e n Región -10 TAT AAT (caja de Pribnow)   Velocidad 20-50 nt s Separación de ambas cajas (16-19 pb). o RNA pol  n ta Error 10-4 a 37°. í v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m Elongación: 1.- Se disocia la subunidad  de la RNA polimerasa. 2.- Comienza la adición de ppp G o ppp A, en el extremo 5’ o m del RNA naciente. e .c ATP Polimerasa del RNA dirigida por DNA 5’ u t 3’ pppApUpCpCpCpGpU… GTP UTP + DNA (Mg++) .g RNA CTP (como molde) w nPPi w (tipo, longitud y Sustratos secuencia de este RNA w dependen del gen de DNA que se está e n transcribiendo) os 3.- Se añaden ribonucleótidos polimerizándose la cadena a través de enlaces fosfodiéster (la cadena va creciendo en la dirección 5’ – 3’) n í ta El RNA que se va copiando del DNA se llama transcrito v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x 4.- La “burbuja de transcripción” va avanzando, por un lado se abre el DNA duplex y por el otro se re-bobina. .m 5.- El RNA sintetizado va formando un híbrido (transitorio), con la cadena 3’ – 5’ del DNA o m e .c RNA polimerasa t Desenrollado Rebobinado u Hebra codificadora 3 Hebra molde .g 5 5 w 3 3 w Hélice híbrida RNA - DNA Punto de elongación w n 5’ ppp RNA Desplazamiento de naciente e la polimerasa s o DE TRANSCRIPCIÓN n BURBUJA í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Termino de la transcripción: .m o m  La Rna pol deja de añadir RNA .c  La Rna pol se disocia del DNA u te .g w  Secuencias de terminación en 5´ respecto al sitio de terminación. w w n  Dos tipos de terminadores respecto al DNA: e  Intrínsecos: os  Extrínsecos: n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Terminación en procariontes .m o m  Terminadores intrínsecos: .c   u te Serie de 4-10 nt AT consecutivos en 5´. Estructura secundaria en forma de horquilla (harpin)   .g Sucesión de 6 U al final de la horquilla. w Generalmente región rica en GC (palindrómica) en la base del tallo. w  Terminadores dependientes de Rho: w  Rho actúa como hexámero y tiene actividad de helicasa dependiente de ATP. e n  Se une a regiones de 50-90 pb en posición 5´ respecto al terminador ricas en C y pobres en G. os  Rho avanza en dirección 3´ y desestabiliza la unión de la RNApol cuando n llega a la región terminadora. í ta  La desestabilización se debe a la disociación del híbrido DNA:RNA  Es apoyada por NusA que reconoce a box A. v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Independiente de Rho .m o m e .c u t .g w w w e n os Tramo de uridinas contiguas n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Terminación dependiente de Rho: .m 1.- La RNA polimerasa encuentra señales de terminación en el DNA o m .c (región Palindrómica rica en GC y luego en AT). 2.- El RNA se disocia del molde. 3.- La RNA polimerasa se disocia del DNA. t e u 4.- La proteína rho, hidroliza ATP en presencia de RNA o DNA de una sola hebra, rompiendo el DNA del RNA .g w w w e n os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Independiente de Rho .m  Palíndrome o m .c rico en GC: horquilla  Información t e estructural- u .g desestabilización.  Secuencia rica en (T): lineal w  Información w posicional w  El ITP (análogo del GTP) ¡impide e n la terminación! Generando un os cambio n ta conformacional.  ¡Pregúntame! í v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Antiterminación .m o m  La RNA pol lee más allá de los sitios de terminación. e .c u t  Es utilizada por los fagos para regular la transición de una etapa de expresión génica a otra. .g w w  Proteína antiterminadora (pN, pQ) que reconoce la secuencia antiterminadora en DNA (Box B), w e n  La proteína antiterminadora interacciona con la Rna pol a s través de proteínas intermediarias. o n í ta  El complejo estabiliza a la Rna pol unida Nus A y evita la terminación de la transcripción. v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x TRANSCRIPCIÓN EN EUCARIOTES .m En procariotes casi todos los RNAm que se van sintetizando se van o m .c copiando en proteínas (traducción). Pero los RNA, los RNAt y todos los RNAm de eucariontes sufren modificaciones antes de ser usados o leídos. t e u .g w w w e n os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Anota en tu cuaderno esto: .m o m En Eucariontes hay tres tipos de RNA polimerasas e .c TIPO DE u t GENES QUE TRANSCRIBE POLIMERASA .g RNA polimerasa I w Genes de rRNA 5.8S, 18S y 28S RNA polimerasa II w Todos los genes que codifican proteínas, los Usn w RNA (1-5), los genes plus snoRNA y algunos RNA polimerasa III e n genes snRNA Genes de tRNA, 5S-rRNA, algunos genes snRNA os y genes para otros RNAs pequeños (UsnRNA). n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m En Eucariontes hay tres tipos de RNA polimerasas o m e .c u t .g w w w e n os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Cada tipo de RNA lleva una forma diferente de PROCESAMIENTO POST-TRANSCRIPCIONAL o MADURACIÓN .m o m .c Remoción de los extremos e RNAt t Modificación de la ribosa u Modificación de las bases .g RNAm Euc. w Empalme o splicing Adición del CAP en el extremo 5’ PROCESAMIENTO w Adición del poliA en el extremo 3’ o MADURACIÓN w DIFERENCIAL RNAr e n Metilación de la ribosa Remoción de partes intermedias de un pre- RNAr largo que origina os varios RNAr más cortos n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m Rna pol I Rna pol II Rna pol III RNA sintetizado RNAr (5.8, 18 y 28S) RNAm RNAt UsnRNA (1-5) o m RNAr UsnRNA (6) .c Localización Nucleolo Nucleoplasma Nucleoplasma Sensibilidad a - amanitina No sensible Muy sensible t e Sensible Subunidades u 2 subunidades grandes similares a  y ´de E. coli comunes .g 2 subunidades similares a  de E. coli 5 subunidades comunes pero sin homólogos con E. coli Subunidades totales 14 subunidades w 12 subunidades 17 subunidades w Subunidad grande w con repeticiones en COO- terminal. e n Secuencias CTD (carboxi teminal domain): TSP TS os 26 repeticiones en levaduras, n 56 repeticiones en ta mamíferos. í v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m Rna pol I Rna pol II Rna pol III Promotor Dos regiones de Tiene variedad de Promotor de tRNAs: control: Core element: -40 a +20 elementos cortos en cis: o m Dentro de la secuencia transcrita (interna): Rico en GC Elemento alrededor Promotor mínimo. e .c TATA-like (-30) caja Caja A Caja B del sitio de unión (especie específico). u t de Golberg-Hogness. Promotor de 5s rRNAs: .g Upstream control Promotor proximal: Caja A element (UCE): CAAT (-80) Caja C -180 a -107. GGGCGG (-90) caja Promotor de w GC de genes UsnRNA6 wconstitutivos Caja TATA PSE w Enhancers.(increment adores, OCT-1 Factores de e n UBF1, SL1, TBP potenciadores, intensificadores…) TBP, TFIIB, TFIIF, Promotor de tRNAs: transcripción: os TFIIE, TFIIH, TFIIA Pregunta: TFIIBn (incluye TBP) TFIIC Promotor de 5s-rRNAs: n ¿Si se quita el TFIIA, TFIIB, TFIIIC. ta promotor mínimo habrá transcripción? í v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m Rna pol I Rna pol II Rna pol III Inicio de la No requiere hidrólisis de 1. Unión de TBP a la No requiere hidrólisis de transcripción: ATP. 1. Unión de UBF1 a UCE y en el core. caja Hogneess. de Goldberg- TBP interactúa con el m ATP. tRNAs: o 1. TFIIC reconoce los .c 2. SL1 (TBP-TAF surco menor del Dna en elementos control. complex) se une a las TATA y curba la 2. TFIIB se une a TFIIC UBF1 de forma cooperativa para doble hélice. t e 2. Unión de TFIIB. y dirige a la Rna pol III al sitio correcto. extender la región de El u C-terminal •TFIIB contiene a TBP .g ADN que es cubierta. interacciona con TBP y que se une al DNA pese 3. Se disoscia hRRN3. DNA. El N-terminal se a no existir cajas TATA. w 4. Se une la Rna pol I. extiende hacia el sitio 5. Se requiere la TIF de inicio de la 5s-rRNAs: para iniciar la adición del primer nt. w transcripción. 3. Unión de TFIIF. TFIIA se une a la caja C, w Provoca reclutamiento de el la TFIIC se une a TFIIA TFIIIB se une y coloca a e n RNApol II. 4. Unión de TFIIE: Permite reclutar TFIIH. la RNA pol en el sitio correcto. os 5. Unión de TFIIH: TFIIH tiene actividad de helicasa y ATPasa, n comienza la síntesis de ta RNA. í 6. La RNA pol se libera is de casi todos los TFs. v Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m Rna pol I Rna pol II Rna pol III Elongación Requiere factores de - elongación DSIF, ELONGATOR, o m .c FACT, Spt6, ELL… Termino de la Región reconocida etc.clara No - transcripción pro la polimerasa t e (10-12 pb ricos en T). u Región reconocido por elementos .g terminadores Reb1p w (10 pb) en S. cerevisiae w TTF-1(18 pb) en w ratón. e n os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m o m e .c u t .g w w w MODIFICACIONES e n os POSTRANSCRIPCIONALES n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m RNAm Eucarionte: o m Adición del CAP e .c o “capuchón” u t .g w w w e n os n ta 7-metil guanosina í v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x RNAm Eucarionte: .m Metilación del CAP o m • Ocurre antes que la cadena tenga 20 nucleotidos de largo. e .c  Se añade un residuo 7-metil guanosina, u t por una guanililtransferasa en forma reversa. .g  Se forma un puente 5´-5´ trifosfato w  El “capuchón” o “capping” puede estar w metilada en O(2´) (1 o dos nucleosidos w terminales) o no (cap-0). e n os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

RNAm eucarionte: Adición de la cola dem x poliA . o m .c u te .g w w Secuencias consenso w PABP e n os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m RNAm eucarionte: Sólo después de la modificación en 5’ y 3’ o m ocurre el corte y empalme/ “splicing” de exones e .c u t .g w w w e n os Este proceso de remoción de exones es llevado a cabo por un cuerpo de n splicing con snRNA catalíticos (Joan Steitz, 1960). í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x RNAm eucarionte: Corte y empalme o m .splicing o m .c u te .g w w w e n os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x RNAm eucarionte: Corte y empalme o splicing .m o m e .c u t Esta conducción (transporte y arrastre de RNA) es llevado a .g cabo por apareamiento de bases formando heteroduplex w RNAm-snRNA w w e n os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x RNAm eucarionte: Corte y empalme o splicing .m o m e .c u t .g w w Ex1 w e n os n í ta is Ex2 v Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x RNAm eucarionte: Corte y empalme o m .splicing o m .c u te .g w w w e n os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

Functional roles for each snRNP x .m Released on recruitment of U4/U5/U6 ? o m U1 Initially bound to 5'-splice site. Determines which 5'-splice site is used .c U2 Initially binds branchpoint sequence. u te Brings intron 5'-splice site close to the branchpoint .g U4 Initially complexed with U5 and U6 Keeps U6 in an unfolded conformation w Released after delivering U6 to the 5'-splice site w w U5 Initially complexed with U4 and U6 Binds exon sequences Location Upstream of 5'-splice site Downstream of 3'-splice site ? e n U6 Initially complexed with U4 and U5 Displaces U1 from 5'-splice site Forms close to branchpoint os duplex with intron sequences Complexes with U2. Brings intron 5'-splice site n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Cromatina y Regulación Transcripcional .m o m e .c u t .g w w w e n os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Los genes tienen dos regiones distintas funcionalmente: .m o m 5’ Región Reguladora e .c Región Codificante 3’ u t PROMOTOR exón 1 .g intrón exón 2 Controla la tasa a la cual la RNApol Transcribe la región codificante w del gen. w transcripción w e 5’n mRNA m7Gppp 3’ AAAAAA os N n La mayoría de los cambios en los niveles de mRNA ocurren í ta por variaciones en la transcripción. v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m Componentes de la Región Reguladora de un gen o m e .c u t .g w w w e n os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m Promotores y la Maquinaria basal de transcripción o m e .c u t .g w w w Funciones del “Promotor Mínimo”: e n s •Sitio de unión de la RNApolII, factores generales de transcripción y coactivadores.  o Controla el sitio de inicio de la transcripción y la direccionalidad. n ta •Responde a elementos activadores o silenciadores. í is •Necesarios para la transcripción basal v Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Promotores y Potenciadores .m o m e .c u t .g w w w Promotor Proximal: Se encuentran muy cercanos al sitio de inicio de la transcripción aprox. de 50 a 200 pb. A estas e nregiones se unen proteínas activadoras. s Potenciador: Potenciadores (“Enhancers”) son secuencias capaces de inducir un incremento en la transcripción de un gen. Se encuentran localizados río arriba o abajo o a distancia del sitio de inicio de la transcripción o en Intrones. n í ta Activadores/ Represores Enhancers / Silencenciadores v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

Organización y Función de un x Potenciador: .m • Diferentes combinaciones de proteínas activadoras los reconocen. o m  Pueden funcionar de manera tejido- e .c especifica u t .g  Funcionan a distancia e independientemente de la orientación. • Pueden estar compuestos por módulos w QuickTime™ and a GIF decompressor are needed to see this picture. con diferentes secuencias w consenso (cooperatividad). w • A los enhancers se unen activadores y otras proteínas con actividad e n remodeladora os QuickTime™ and a n ta GIF decompressor are needed to see this picture. í v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Formación del complejo de inicio de transcripción .m o m e .c u t Ensamblaje .g w w w e n os Inicio de la n transcripción í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m Formación del complejo de inicio de transcripción o m Se abre la doble hélice del DNA (17pb) y se forma la “burbuja de .c transcripción” DNA de doble hélice u te DNA desenrollado (17 pb abiertos) .g w w w RNA polimerasa e n os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Transcripción en Eucariotas. .m o m e .c u t .g w w w e n os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m o m e .c u t .g w w w REGULACIÓN e n os POSTRANSCRIPCIONAL n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

Levels of gene expression regulation x in bacteria .m Transcriptional Postranscriptional o m control control e .c u t DNA mRNA stability .g Degradation of RNA w (half life) Policistronic transcription w w mRNA e n translation Translational os control n protein í ta Celular degradation v is functions Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Postranscriptional regulation .m o m e .c u t .g mRNA stability Degradation (half life) of RNA w w mRNA w steady-state levels mRNA e n os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Eucariotes .m o m pre-mRNA e .c processing u t .g w mRNA w stability & degradation w control e n protein os stability & n degradation control í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

Significado biológico de x la estabilidad del mRNA .m o m e .c La expresión genética es modulada por los niveles u t estacionarios del mRNA disponibles para la producción .g w de proteínas, los cuales son producto del equilibrio w entre la síntesis (transcripción) y la degradación (estabilidad) de los transcritos. w e n os n ta Mayor estabilidad mRNA = Mayor expresión genética í v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

 Características importantes de la abundancia del mRNA x en bacterias: .m o m ¿Qué determina la e .c la célula? u t estabilidad de un mRNA en .g w w w 1. ¡ La estructura del RNA ! e n s 2. ¡ La tasa de degradación del RNA ! o Actividad de proteínas que degradan el mRNA n ta (Degradosoma y otras ribonucleasas) í v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

Toma nota: x .m o La estabilidad y la tasa de degradación del mRNA mregulan la expresión genética de dos maneras: .c u te .g 1. La estabilidad determina el tiempo en el cual un mRNA puede estar presente para w traducido ser w w 2. La estabilidad del mRNA regulada así misma por e respuesta mediante nel control de la capacidad estímulos del ambiente celular, provee un medio de traduccional s n o í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

Elementos estructurales del 3´ UTR que regulan la x estabilidad del mRNA en eucariontes .m mRNA Elemento estructural o m 3´ UTR e .c AUUUA Py An t Elementos ricos en AU y tractos de Py u Algunos AUBP PyBP .g w w Tallo-burbuja del 3´ terminal Histonas w p70 e n Elementos en la región codificante c-myc, c-fos os An n ta PABP í AAAAAAAAn Tracto de poli (A) Todos v is Jeff Ross 1995 Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m En eucariontes la degradación del tracto de poli (A) inicia el decaimiento del mRNA o m 3´ UTR 7mGpppG AUG UAA .c AAAAAAAAA250 u te Desadenilación .gUAA w 7mGpppG AUG AAAAAAAAA250 w Decapping w pG AUG e n UAA A-10 Degradación o s 3´ – 5´ n í ta v is Jeff Ross 1995 Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

RNases involved in mRNA degradation x in bacteria .m o m • RNase E Poly(A) ribonuclease e .c Endonuclease u t DEGRADOSOME • PNPase .g Poly(A) ribonuclease w Poly(A) polymerase w Exonuclease 3´to 5´ w • RNasee n III II, os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m o m Degradación 3’-5’ e .c u t .g Ojo: Siempre ocurre una hidrólisis espontánea w de los enlaces 5’-5’ y w 5’-5’ en ambos extremos. w La disminución de la e n poliA y del CAP os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

Differences in mRNA degradation mechanisms x bacteria eukayotes .m mRNAs are unstable with half o m mRNAs are more stable hours to .c lives of minutes to 1 hr days Endocleavage is less important Endonucleolytic cleavage is the t e Deadenylation 3´- 5´ is the first first step in degradation step u Major via: 3´to 5´. Has not been .g Major via: 5´to 3´degradation Degradation mechanisms are linked detected 5´to 3éxoRNases w to 3énd formation and w transcription of mRNA mRNA decay is not linked to w Poly(A) tract, PABs stabilizes 3énd formation e n mRNAs Poly(A) tract destabilize RNAs Poly(A) tail length control is os Poly(A) tail length control in important in mRNA stability n ta importance in mRNA stability ? CAP-dependent decay mechanisms í (decapping enzymes) v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Funciones asociadas a cada componente del degradosoma .m o m .c 1.- Polinucleótido fosforilasa (PNPasa): Actividad 3’ a 5’ procesativa e t 2.- RNasa II: No son específicas y son procesativas 3’ a 5’ exoribonucleasa u .g 3.- RNasa D: 3’ a 5’ exoribonucleasa, participa en la maduración de pequeños RNAs estables. w 4.- RNasa BN: Esencial en la maduración del extremo 3’ de ciertos tRNAs de fagos. w w 5.- RNasa T: Maduración del 3’ de pequeños RNAs estables,tRNA y rRNA, reciclamiento de tRNAs 6.- RNasa PH: 3’ a 5’ distributiva e n s 7.- RNasa R: 3’ a 5’ procesativa o n 8.- Oligoribonucleasa: Actividad 3’ a 5’ exonucleasa específica para pequeños ta oligonucleótidos . í v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m o m e .c u t .g w w w LA TRADUCCIÓN e n os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x La traducción .m o m  La traducción corresponde a la e .c proteína síntesis proteica que se lleva a cabo en los ribosomas. u t .g mRNA  Una vez traducida la información w contenida en los RNAm para generar las cadenas de w aminoácidos, no hay “vuelta w atrás” en el flujo informativo. e n polipéptidos s  El flujo de información hacia los o constituye un n proceso irreversible. í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Estructura de Ribosomas .m rRNA o m .c Proteínas Procariontes 23S (31) (2900 bases) 5S (120 bases) t e 50S u 16S (1500 bases) .g Proteínas 70S w (21) w 30S 28S:5.8S 28S w (4800+160 bases) n Eucariontes Proteínas e 5S (120 bases) (50) os 5.8S 60S 18S n Proteínas í ta (1900 bases) (33) 80S v is 40S Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Anatomía de los ribosomas .m o m e .c u t .g w w w e n os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Traten de no verlo en 2D .m o m e .c u t A P E .g E P A w w w e n os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x TRADUCCIÓN .m El ensamblado de una o m proteína requiere los 3 tipos principales de RNA y e .c elementos accesorios:  Ribosomas (RNAr + u t proteína) .g  Aminoacil-RNAt w w  RNAm w  proteínas e n  cationes os n  GTP í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x TRADUCCIÓN .m LA SÍNTESIS DE UNA CADENA POLIPEPTÍDICA PUEDE o m DIVIDIRSE EN TRES ETAPAS DISTINTAS e .c u t  Inicio de la cadena Met .g w w  Elongación w e n  Terminación os n 50S ta 30S í v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x PASOS GENERALES DE LA .m TRADUCCIÓN o m e .c Iniciación: u t Formación del complejo de iniciación Colocación del ribosoma en el codón AUG .g Posicionamiento de la primera metionina w Adición de todos los aminoácidos Alargamiento: w con enlace peptídico entre ellos w e n Reconocimiento de codón de s Terminación: o terminación y liberación del peptido y del ribosoma n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x INICIO 1 30S .m Paso 0. o m AUG Reconocimiento de la secuencia señal Shine-Dalgarno por la subunidad menor del e .c ribosoma. u t PASO 1. Traslado de la .g 2 subunidad pequeña al codón de inicio w w PASO 2. Traslado del w primer aa-tRNA (f-met) al ribosoma e n os PASO 3. ensamblado del complejo n de 3 í completo.ta inicio v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x INICIO .m o m  unión de los factores de iniciación IF-3 e IF-1  unión del RNAm – Secuencia e .c Shine Dalgarno.  unión de la subunidad 30S con u t el RNAm en el codón de inicio AUG, se requiere de IF1 e IF3 .g w w w 5-10 nucleótidos 30S e n El ribosoma se AUG os une al DNA en un sitio preciso n ta La interacción entre estas secuencias í La unión a este codón el mRNA y el Complementarias en pone al is ribosoma enael marco de lectura= rRNA lleva unión de la subunidad lectura codón dedel mensaje 30S al correcta inicio v Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x ELONGACIÓN .m o m  PASO 1. Selección del e .c aminoacil tRNA u t  PASO 2. FORMACIÓN DEL ENLACE PEPTÍDICO .g (liberación de EF-Tu GDP) w w  PASO 3. TRASLOCACIÓN (dependiente de EF-G e w hidrólisis de GTP) e n  PASO 4. LIBERACIÓN DEL tRNA DESACILADO os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x TERMINACIÓN .m o m  La terminación requiere factores de liberación (RF) que reconocen e .c los codones de terminación. u t .g  Codones de terminación. w UAA, UAG, UGA w w  RF1=> UAA y UAG /  RF2 => UAA y UGA e n os  Ruptura del enlace ester entre el aa y n su RNAt del último aminoacil-RNAt. í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Inhibidores de la traducción (anótalos) .m Antibiótico Acción: o m .c Estreptomicina Provoca una mala lectura del código genético en las bacterias a concentraciones relativamente bajas e inhibe la iniciación a concentraciones mayores, enlazándose a la subunidad ribosómica 30s. t e Tetraciclina u Se une a la subunidad 30S del ribosoma e inhibe la elongación impidiendo la unión del aminoacil-RNAt (Procariontes) que bloquea el sitio A. Cloramfenicol .g Inhibe a la peptidil transferasa (Procariontes). Bloquea la fase de la transferencia peptídica de la elongación en la subunidad ribosómica 50s, tanto en las bacterias como en las mitocondrias. w Cicloheximida w Impide la elongación bloqueando a la peptidil transferasa de Eucariontes (tóxico, espermicida y mutagénico). Eritromicina, w Se enlazan a las subunidades ribosómicas 50s, inhibiendo la reacción de la macrólidos y lincosamidas Puromicina e n peptidiltransferasa o la traslación, o ambas cosas. Causa terminación prematura de la traducción. Actúa como análogo estructural del os aminoacil-RNAt. Se enlaza al sitio A del ribosoma y participa en la formación de enlaces peptídicos, produciendo peptidil-puromicina. Toxina diftérica n Inhibe a la translocasa eEF-2 (eucariote). Es un péptido de 535 residuos de a.a. ta unidos por S-S. Aminoglucósidos í La tobramicina y la kanamicina evitan la asociación ribosómica al final de la fase de is iniciación y provocan una mala lectura del código genético. v Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Complejo de iniciación .m o m e .c u t eIF 4B 60 S .g eIF 6 w 40 S w ¿Espontáneo? w e n os eIF 3 eIF-4C n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Interacción del complejo ternario con la subunidad .m 40 S para formar el complejo de preiniciación o m e .c u t .g complejo ternario w eIF4C w w eIF 3 e n complejo43-45S de preiniciación os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m o m e .c 4B u t .g 4G eIF4C eIF 3 4A w 4E 5’ Cap w AUG w e n os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m 4A o m 4B e .c 4G u t eIF5 eIF4C eIF 3 .g w 4E 5’ Cap w AUG w e n os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x m .(eIFs) Factores de la iniciación de la traduccim ón o .c eIF 4F te Ayuda a la union del ribosoma u .g 40 S 4G w 4A helicasa 60 S 4E 5’ Cap w AUG Alargamiento w 40AUG S Reconocimiento y unión al Cap e n os Estimula a la helicasa n eIF-4B Se una al eIF-3 í ta is Factores de reconocimiento al Cap v Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m o m e .c u t .g wP A EF-1 .GTP. aatRNA w 5’ Cap w E AU NN 3’ e n G N os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m o m e .c u t .g wP A .GTP. EF-1 .GDP. aatRNA w 5’ Cap w E AU NN 3’ e n G N os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Translocación .m o m e .c u t .g w P A w E 5’ Cap w AU NNN NN 3’ e n G N os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Translocación .m o m e .c u t .g w P A EF-1a.GTP.aatRNA w E 5’ Cap w AU NNN NN 3’ e n G N os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Terminación .m o m e .c u t eRF 3 .g w P A eRF1.GT w P 5’ Cap w AUG NNN NN NN UAG 3’ e n N N os n í ta Cuando los RFs reconocen a los codones de terminación, activan al ribosoma para que se hidrolice el peptidil tRNA mediante una reacción semejante a la de v is transferencia del peptidil, solo que el aceptor es H2O en vez del aa-tRNA. Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m o m RF 3 e .c u t Proteína .g RF.GT w P 5’ Cap w AU NN UAG 3’ w G N e n os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

Terminación x Factor de liberación o de.m Ruptura del enlace éster terminación (RF) o m e .c u t .g w w w e n Los codones UAA, UAG y UGA os no son reconocidos por ningún UAA (codón de término) RNAt n “STOP” í ta v is RF1=> UAA y UAG / RF2 => UAA y UGA Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x IRES: región de unión interna del ribosoma .m o m Complejo ternario e .c eIF2 Met GTP u t .g eIF 3 w ITAFs IRES w w AUG Traducción n AUG AUG RNT 3’ pNp AUG ALTO Poli A e AUG RNT 5’ UAA UAG s UGA n o í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Historia: Traducción de Poliovirus .m o m e .c RNT 5` IV u t .g Proteínas celularesPTB eIFs RNT 3’ w PCBP2 III V I II La A VI w ORF X Cap 5’ AUG U G AUG AUG wPoliproteína 3’ AAAAA 1 IRES e n 743 7441 os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x RNA ribosomal 28 S .m Peptidil-transferasa o m e .c u t .g w w w e n os n La resolución atómica de cristales de estructuras de la subunidad ribosomal 60S ta prueban que la peptidil transferasa, localizada en el centro del ribosoma, esta compuesta í en su totalidad por RNA; el ribosoma es una ribozima. v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x RNA ribosomales pequeños 5 y 5.8 S .m Papel estructural o m e .c u t .g w w w e n os n í ta Se doblan en formas tridimensionales y forman las plataformas en las que v is se ensamblan las proteinas ribosomales. Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

RNA de transferencia x .m Brazo aceptor A C Añadido después de la síntesis y o m .c procesamiento del C tRNA 5’ t e El uridilato metilado es timidilato 7pb no Watson u Pseudo uridina dihidrouridina mG .g D w Brazo T  C Brazo D w w La ribosa se une al carbón 5 en vez e n de al N 1 del uracilo. os Brazo extra n í ta ANTICODON v is NNN CODON Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Aminoacil tRNA sintetasa .m o m e .c u t .g w w w e n os The Aminoacyl Synthetase binds both the anticodon (top) and the amino acid acceptor (bottom) and attaches the appropriate amino acid according to the Genetic Code. n ta The exact mechanism by which this recognition takes place is uncertain, and has sometimes been described as a "second genetic code". í v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m RNA mensajero (mRNA) o m e .c UAG- Ámbar UGA- ópalo 5’ AUG u t UAA- ocre 3’ Cap .g AAAAAAA w w RNT 5’ w RNT 3’ e nORF os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m o m e .c u t .g w w w e EL CÓDIGO GENÉTICO n os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

Extrácto Bacteriano x (mezcla de aa y uno radiactivo cada vez) .m + UUU UUU UUU Phe Phe o m Phe + AAA AAA AAA Lys e .c Lys Lys u t .g + CCC CCC CCC Pro Pro Pro RNAm sintético w Polipeptido ACA CAC w ACA CAC w Thr e n His Thr His ACA ACA osACA ACA CAC CAC CAC CAC n í ta Thr v is Thr Thr Thr His His His His Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x El Código Genético Estándar .m o m 1. Es una regla de correspondencia entre los codones (F. Crick y Sidney Brenner, de aminoácidos cargados por la aminoacil-t-RNA sintetasa. e .c 1961) y anticodones que permite el acoplamiento o ensamble de los residuos 2. El codón es un triplete de nucleótidos, u t .g 3. El codón constituye una “palabra” en el lenguaje de los ácidos nucléicos que es traducida para codificar un aminoácido. 4. w El código es universal, desde las bacterias hasta el hombre *. 5. w La interpretación de los codones por aminoácidos es igual en todas las células, w todas "leen" de la misma manera los genes. e n os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x El Código Genético Estándar .m o m .c 5. El código esta basado en tripletes, sin puntuaciones ni sobrelapamientos. t e 6. Posee un codón de inicio* y tres codones de término (UAA, UAG, UGA). u .g 7. Todos los tripletes tienen un sentido y marco de lectura. w 8. Es un código degenerado (sinonímica o redundancia no uniforme). 9. No es ambiguo (es inequívoco)*. w w e n 10. Tiene un carácter altamente conservativo (atenuador) de mutaciones.. 11. Requiere un “adaptador” para traducir la información genética en proteína (tRNA). os n 12. La disponibilidad de los tRNA redundantes (sinonímias) genera la ta aparición de “dialectos” o índices de uso preferencial de codones (Ichi í Ikemura). CAI (codon adaptation index). v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x El Código Genético Estándar .m o m e .c u t .g w w w e n os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x El Código Genético Estándar .m o m e .c u t .g w w w e n os n Aminoácidos hidrofóbicos ---hidrofílicos í ta Máxima amortiguación en cambios puntuales v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x La hipótesis del balanceo de Crick .m o m  La “wobble hypothesis” de Crick .c del codón deben poseer pares u te proponía que las dos primeras bases .g geométricos Watson-Crick normales, mientras la tercera podía ser “solapada”. w w  Sólo existen limitaciones estructurales w en los dos primeros apareamientos y la tercera base permite flexibilidad y e n ajustes conformacionales.  De esta forma se necesitarían al os menos 31 tRNA aminoacil cargados para leer los 61 codones posibles. n ta  S. cerevisiae sólo tiene 25 aminoacil- í tRNA para leer el código del mensajero v is según su ICA. Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Selenocysteine .m o m  Selenocysteine is an aminoacid that is present in several enzymes e .c (for example gluthatione, peroxidases, tetraiodothyronine 5' u t deiodinases, reductases, thioredoxin .g formatedehydrogenases, w glycinereductases hydrogenases). and some w  Selenocysteine has a structure similar w to cysteine, but with an atom of e n selenium taking the place of the usual sulfur. os  Proteins that include a selenocysteine n residue are called selenoproteins. í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Selenocysteine .m o m e .c  Selenocysteine is encoded in a special way by a UGA codon, u t .g which is normally a stop codon.  The UGA codon is made to w encode selenocysteine by the presence of a SECIS (SEleno w Cysteine Insertion Sequence) in the mRNA. w  The SECIS element is defined e n os by characteristic nucleotide sequences and secondary n structure base-pairing patterns. í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Selenocysteine tRNA .m o m e .c u t .g w w  The primary and secondary structure w e n of selenocysteine tRNA, tRNA(Sec), differ from those of standard tRNAs in os several respects, most notably in:  An 8-base (bacteria) or 9-base n (eukaryotes) pair acceptor stem. ta  A long variable region arm, í  Substitutions at several well-conserved is base positions. v Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m o m e .c u t .g w w w MODIFICACIONES e n os POSTRADUCCIONALES n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x ¿Porqué las proteínas son modificadas postraduccionalmente? .m o m Regulación de la actividad e .c  Activar función  Apagar función u t .g  Generar una función diferente w Propiciar interacciones proteína-proteína w  El sitio modificado puede ser una interface de unión. Localización subcelularw e n  El sitio modificado puede ser una señal de localización.  El sitio modificado puede ser un anclador a la membrana. Envejecimientoos n  La modificación puede identificar a la proteína para ser degradada. ta  La modificación puede marcar a una proteína para ser procesada. í v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Ejemplos .m o m .c •Apropiado plegamiento y propiedades mecánicas mejoradas (ej. Triple hélice del e Colágeno) •Solubilidad de las proteínas (carbohidratos) u t .g •Estabilidad o inestabilidad de las proteínas (carbohidratos, ubiquitinación, fosforilación) w w •Procesamiento proteolítico (remoción de secuencia líder) w •Localización de proteínas ( anclaje a lípidos de membrana, destino a lisosomas por la presencia de Manosa-6P) e n •Regulación de interacciones moleculares (fosforilación, acetilación, acilación, glicosilación). os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

Modificaciones postraduccionales x .m o m e .c u t .g w w w e n os n í ta v is Mann and Jensen, Nature Biotech. 21, 255 (2003) Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m o m e .c u t .g w w w EL SISTEMA e n DE OPERONES os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x .m o m e .c u t .g w w w e n os n í ta v is PIPOZYA Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

x Sistemas de operón .m o m e .c u t .g w w w e n os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

Bloque 4. Genética y Biología Molecular

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