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Transcripción burgos 05

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  • 1. TranscripciónAspectos básicos•Factores de transcripción•ARN polimerasas•Mecanismos de la transcripción•Maduración del ARN mensajero •Inestabilidad de las moléculas de ARNm •Modificación y procesamiento del ARNm •Editing del ARNm
  • 2. Aspectos básicos de la transcripciónEl proceso de latranscripción tiene lafinalidad de obtenercopias de lainformación contenidaen el ADN.Cuando la informaciónestá en el ADNnuclear, latranscripción tienelugar en el núcleocelular.En el caso del ADNmitocondrial ocurre enlas mitocondrias.
  • 3. Aspectos básicos de la transcripción La transcripción consiste en la obtención de una copia del ADN en forma de ARN. Esta copia de ARN recibe el nombre de transcrito primario. Secuencia del gen que se copia a ARN transcrito primario Posteriormente el ARN transcrito primario es procesado (modificado) para obtener un ARN maduro funcional.
  • 4. Aspectos básicos de la transcripciónEl mecanismo de transcripciónrequiere: • Hebra molde de ADN accesible a los factores de transcripción. • Factores de transcripción que facilitan la unión de la ARN polimerasa dependiente de ADN y el inicio de la copia. • La unión de ARN polimerasa. • Ribonucleótidos para sintetizar el nuevo ARN.
  • 5. Aspectos básicos de la transcripciónEl ARN se va copiando de la hebramolde de ADN según las siguientescaracterísticas: • Cada ribonucleótido se añade por el extremo 3’ del anterior. • La elongación, o crecimiento del ARN transcrito, se produce en dirección 5’ a 3’.El ARN resultante es complementario yantiparalelo a la hebra de ADN molde.
  • 6. Aspectos básicos de la transcripciónAlgunas puntualizaciones • La hebra codificante está orientada en dirección 3’ a 5’. • El ARN que se está copiando comienza en 5’ y crece en dirección 3’. • Las secuencias del ADN de la hebra no codificante y del ARN transcrito son iguales (salvo T/U). • Por este motivo, se ha adoptado el convenio de escribir los genes en sentido 5’ a 3’, aunque la hebra codificante sea la de dirección 3’ a 5’.
  • 7. Factores de transcripción Son factores proteicos que se unen a la región promotora, tanto basal como proximal y distal. Su finalidad es facilitar la unión de las ARN polimerasas y ayudar a iniciar la copia del ADN. Unión de factores de transcripción generales y proximales Unión de factores de transcripción dístales
  • 8. Factores de transcripciónFactores de transcripción generalesSe unen a la caja TATA del promotor basal N: cualquier nucleótido Y: bases pirimidínicas punto de inicio de la síntesis de ARN • TFIID formado por TBP general + TAFs específicos, de 9 a 12 tipos diferentes. • THIIH helicasa y quinasa de RNApol-II
  • 9. Factores de transcripción Factores de transcripción generales La unión de la proteína TBP (TATA binding protein, en verde) a la caja TATA se produce por el reconocimiento de las 8 pb de la caja (en rojo). La unión del factor de transcripción TBP induce un cambio en la conformación de la región promotora basal del ADN. Esta conformación es accesible a la unión de la ARN polimerasa.
  • 10. Mecanismos de la transcripciónAdición de losfactores detranscripción enel promotorbasal.•El modelo deunión puede serholoenzima oescalonado comose muestra en lafigura.
  • 11. Factores de transcripción Factores de transcripción proximales • Los factores generales unidos al promotor basal no suelen ser suficientes para iniciar la síntesis del ARN. • La síntesis de ARN requiere la unión de factores al promotor proximal (de -30 a -200 pb corriente arriba del inicio de transcripción). • La activación del promotor proximal determina la frecuencia con la que se produce el inicio de la transcripción. punto de inicio de la síntesis de ARN
  • 12. Factores de transcripciónFactores de transcripción proximalesSon factores proteicos CTF (o NF1) y SP1Se unen a las cajas CAAT y GC del promotor proximalLos genes housekeeping (domésticos) se encargan de lasfunciones celulares básicas, comunes a todas las células.Estos genes se expresan constitutivamente y a velocidadconstante.Sus promotores sólo contienen elementos reconocidos por CTFsgenerales y proximales.
  • 13. Factores de transcripciónFactores de transcripción dístales• Se corresponden con genes inducibles que sólo se expresan en determinados tipos celulares, y cuya velocidad de expresión suele estar regulada.• Estas secuencias pueden estar a varios miles de pb corriente arriba o corriente abajo del gen. • Pueden ser potenciadores (enhancers) o silenciadores (silencers). • También se conocen como elementos específicos de regulación, módulos de control o elementos de respuesta. • Se distribuyen en un región de aproximadamente 100 pb Enhancers / Silencers proximal Basal distal
  • 14. Factores de transcripciónFactores de transcripción dístalesLa función de los factores de transcripción dístales es regular laeficacia del inicio de la transcripción.Para ello, losfactores enlazados alas regiones dístalesinteraccionan con lasproteínas reguladorasdel complejo detranscripciónAunque el promotor basal y proximal están muy alejados, se formaun bucle en el ADN que permite la interacción entre los factoresde transcripción enlazados a las regiones promotoras dístales-proximales-básales
  • 15. Factores de transcripciónResumen de los lugares de unión de losfactores de transcripción
  • 16. ARN polimerasasLugares de inicio y terminación de la secuencia codificanteLa región del gen que se transcribe a ARN es más larga que lasecuencia que contiene los exones codificantes.El lugar de inicio está precedido por un segmento leader y en elextremo final se encuentra un segmento trailerAdemás la región codificante es discontinua porque estáinterrumpida por intrones no codificantes. Inicio transcripción Fin de Inicio traducción Fin traducción transcripción AAA ...AAA RNA m
  • 17. ARN polimerasasExisten tres tipos de ARN polimerasas: ARN pol I,ARN pol II y ARN pol III. RNA polymerase II ARN pol IIDifieren en: ARN pol I• Posición de unión con respecto al inicio de la transcripción• Estructura molecular ARN pol III• Tipos de secuencias de ADN que copian.
  • 18. ARN polimerasasComplejos macromoleculares compuesto por 8 a 12subunidades, y masa molecular > 500.000 D.Existen tres tipos de RNA polimerasas paratranscribir distintos tipos de genes.
  • 19. Mecanismo de la transcripciónMCB 1001 Lodish Acceso directo a MCB1001.lnkMCB 0402 Lodish Acceso directo a MCB0402.lnk
  • 20. Maduración del ARNmLos ARNm no son copias directas de los genes.El proceso de transformación desde el ARN transcriptoprimario hasta la formación del ARNm capaz de salir delnúcleo se llama maduración o procesamiento del ARNm.Este proceso de maduración consta de variastransformaciones que ocurren en distintas etapas: •Modificación del extremo 5’ •Eliminación de intrones y enlace de exones o splicing •Adición de cola poliA en el extremo 3’
  • 21. Maduración del ARNmModificación del extremo 5’ • m7GpppNpN • el enlace entre m7G y el primer nucleótido es trifosfato y se realiza entre dos carbonos 5’ adyacentes
  • 22. Maduración del ARNmModificación del extremo 5’ • Además puede ocurrir metilación adicional en 2’-OH de la primera y segunda ribosas. • El resultado es un extremo del ARN que es resistente a las exonucleasas. • Estas modificaciones ocurren antes de que el ARN naciente haya alcanzado 30 nucleótidos.
  • 23. Maduración del ARNmModificación del extremo 3’ La terminación del ARNm no corresponde a la posición donde se termina la trasncripción, sino que se deriva de la escisión de la molécula de pre-ARNm en una posición corriente arriba de su extremo 3’. Consiste en la adición de una cola de nucleótidos de adenina que recibe el nombre de cola poliA. Se trata de una adición de nucleótidos de adenina, lo que significa que esta región poliA no está codificada por una secuencia poliT en el gen que está siendo transcrito. La longitud de la cola poliA es variable, desde 40 hasta 250 nucleótidos de adenina, como excepción los ARNm de las histonas carecen de esta cola poliA. La cola poliA interviene en el transporte del núcleo al citoplasma, la estabilidad y la vida media del ARNm.
  • 24. Maduración del ARNmModificación del extremo 3’ La poliadenilación está señalada por una secuencia en el ARN que se llama señal de poliadenilación: 5’-AAUAAA-3’ Antes de la poliadenilación se eliminan varios nucleótidos entre la señal de poliadenilación y una secuencia consenso rica en GU situada 30-40 nucleótidos corriente abajo. Después actúa la poliA polimerasa.
  • 25. Maduración del ARNmEliminación de intrones y enlace de exones o splicing La etapa esencial de la maduración del ARN consiste en la eliminación de los intrones y la unión o empalme de los exones. En promedio se calcula que existen 40 intrones por gen, con una longitud de hasta 20 kb. En comparación, los exones son mucho más pequeños, típicamente inferiores a 1 kb. De nuevo, los genes de las histonas son una excepción ya que carecen de intrones.
  • 26. Maduración del ARNmEliminación de intrones y enlace de exones o splicingLa clase de intrón más frecuente está delimitada por secuencias GT-AG. • GT-AG están en los extremos 5’ y 3’ del intrón que forman parte de secuencias consenso. • Las variaciones en GT o AG dan lugar a importantes cambios en las secuencias de aminoácidos de los polipéptidos. • Además, existe una base A en la secuencia YNCURAY en el interior del intrón que también es necesaria para su eliminación YNCURAY
  • 27. Maduración del ARNmEliminación de intrones y enlace de exones o splicingEtapas:• Formación de un lazo mediante la unión a la base A de la secuencia YNCURAY.• Rotura en el extremo 5’.• Corte del intrón y empalme de los exones flanqueantes.
  • 28. Maduración del ARNmEliminación de intrones yenlace de exones o splicingEl proceso se lleva a cabomediante la formación delespliceosoma formado por6 SNRPs constituidas a suvez por proteína y 6ARNsn.El espliceosoma tiene untamaño de 3.000 kDa ycontiene 45 polipéptidos y5.000 nucleótidos de ARN.
  • 29. Maduración del ARNmEliminación de intrones y enlace de exones o splicingResumen del proceso
  • 30. Maduración del ARNmSplicing alternativo: un gen – varios polipéptidosUn mismo pre-ARNm puede madurar de distinta forma según eltipo celular considerado, dando lugar a ARNs adaptados a lasnecesidades particulares de un tejido o una situación fisiológica. splicing alternativoEl splicing alternativo tiene gran implicación en la diferenciacióncelular y el control del desarrollo.
  • 31. Maduración del ARNmEjemplos de splicing alternativo splicing splicing alternativo alternativo
  • 32. Maduración del ARNmModificaciones postranscripcionales experimentadas por los ARNry ARNt
  • 33. Maduración del ARNmResumen de las modificaciones postranscripcionales experimentadaspor los diversos tipos de ARN
  • 34. Inestabilidad de las moléculas de ARNLa vida media de los ARNs es función del procesamiento, la estructurasecundaria que adopten y las proteínas que puedan unirse.Procariotas Vida media de pocos minutos (3 min).Eucariotas ARNts y ARNrs son estables durante horas o días. ARNms tiene una vida media de aproximadamente 6 horas (excepciones ARNm de c-fos 30 min, ARNms de globina en eritroblastos y ovoalbúmina 24 horas). Esta renovación continua de los ARNs está en relación con el control de la expresión génica. Los ARNs del cigoto y en las primeras divisiones celulares de la segmentación embrionaria son mucho más estables.
  • 35. Editing del ARNmEl ARNm puede ser modificado después de la transcripción,este proceso se denomina editing. • El mecanismo de editing fue descubierto en 1986 en genes mitocondriales de Trypanosoma brucei • La modificación de nucleótidos puede ser por inserción, eliminación o cambio de los preexistentes
  • 36. Editing del ARNmEditing de apolipoproteína-B en intestino •B100 hepática tiene 4563 aa •Editing intestinal: eliminación de nucleótidos del ARNm produce B48 de 2153 aa
  • 37. Editing del ARNmPrecisión del editing de Apolipoproteína B• Actúa el enzima citidin-desaminasa• Reconoce los nucleótidos situados a ambos lados del lugar de editing• Esta secuencia es específica de ApoB
  • 38. Editing del ARNmPrecisión en Trypanosoma• El editing se realiza mediante RNAs guía• RNAs guía son cortos RNAs ricos en As en las posiciones donde se produce el editing que inserta Us
  • 39. Maduración de los transcritos MCB 0401n Lodish Acceso directo a MCB0401N.lnk