INSTITUTO TECNOLOGICO DE CIUDAD ALTAMIRANO
UNIDAD
6: TRANSCRIPCION DEL ADN.
QUE PRESENTA:
ELVIRA ROJAS NAVA.
09930053
LICENCIATURA EN BIOLOGIA
CIUDAD
ALTAMIRANO GRO. MEXICO, MAYO DEL 2012
INTRODUCCIÓN
La
transcripción es un proceso por el cual se sintetiza un ARN usando como
molde el ADN. Muchos tipos de ARN pueden
ser sintetizados asi por una enzima ARN polimerasa, el ARN ribosomal, el de
transferencia, los pequeños ARN nucleares o citoplasmáticos y por su puesto los
ARN mensajeros, que serán luego traducidos a cadena de polipeptidica. El
proceso de transcripción es diferente en procariotas y eucariotas, esto es
debido a las diferencias propias entre
los genes de las bacterias y los de las células de animales superiores.
Los
genes eucariotas son complejos y discontinuos es decir que poseen regiones
codificantes (que formarán parte de la proteína) y otros que son no
codificantes y se remueven rápidamente antes que el ARN salga al citoplasma a
ser traducido. Las regiones codificantes se llaman EXONES y las no codificantes
se llaman INTRONES.
La transcripción
comienza en el punto 0 (cero) muy cerca del promotor y termina en las
bacterias en una secuencia llamada terminadora. La polimerasa al copiar esa región
de ADN, se enlentece y se desprende del molde. En algunos casos hay una
proteína que ayuda en ese proceso denominada Rho.
OBJETIVO.
Conocer
los eventos de síntesis del ARN como molécula precursora de la síntesis
Proteica
y su importancia en el funcionamiento de los seres vivos
METODOLOGIA
Se
realizara una investigación documental donde se fortalezca la información
recaudada y transmitida por el profesor en clase.
6.1 ORGANISMOS PROCARIOTAS
Es
un proceso de síntesis de ARN, mecanismo
celular por el cual la información genética contenida en el ADN es transferida a una molécula de ARN. La
expresión génica se concretiza por la transformación de la información genética
desde
moléculas de ADN a moléculas de ARN y desde estas hasta los polipéptidos
correspondientes. Las moléculas de ARN
son sintetizadas usando como molde a segmentos específicos de ADN, en la
reacción de polimerización que es catalizada por la enzima conocida como ARN
polimerasa.
La
ARN polimerasa es una de las enzimas más grandes que se conoce. Consta de cinco
sub-unidades: dos alfa (α), beta (β), beta prima (β’) y sigma (σ). La enzima
completa es denominada Holoenzima y se divide en dos componentes principales:
Ì La
enzima central, denominada Core, formada por las sub unidades 2α, β y β’
Ì El Factor Sigma
( el polipéptido σσσ)
Los
nombres indican que solamente la Holoenzima tiene la capacidad de unirse a
la cadena molde de ADN e iniciar la
transcripción; pero una vez realizada esta, el
factor
σσσ es liberado, dejando que el Core continúe con la elongación. En definitiva, es el factor σ el que le da la
capacidad a la ARN polimerasa para poder iniciar la síntesis del ARN mensajero
en el sitio apropiado.
Es la enzima que cataliza el proceso de trascripción:
n(ATP+CTP+GTP+UTP) ═ (AMP-CMP-GMP-UMP)n + nPPi. El
producto de la reacción es una copia complementaria del DNA molde
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
6.1.1 Etapas de síntesis
del ARN.
La
enzima es capaz de reconocer este sitio del ADN y, convenientemente, abrir
localmente las cadenas de ADN para poder leer la cadena molde. Es de esperarse
entonces que, el sitio de contacto con la Holoenzima tuviese regiones comunes a
todos los Promotores.
Se
ha comprobado que estos sitios mencionados contienen secuencias de bases
comunes,
a las que se las ha denominado “Secuencias de Consenso”. Por mera convención
entre los científicos, se considera que el sentido de la transcripción
de
un gen determinado es hacia la derecha. Al punto en el cual se inicia este
proceso se lo denomina “punto 0”. Con
números negativos se señalan las bases ubicadas a la izquierda del punto 0. Con
el mismo criterio, se señalan con números positivos a las bases ubicadas a la
derecha del punto 0.
La
secuencia de consenso más importante y mejor estudiada, comprende seis bases y
su centro está ubicado a diez bases a la izquierda del punto de inicio (-10).
La secuencia de consenso es TATAAT y se la denomina “TATA box o Caja Pribnox”. Esta caja es
responsable de orientar a la ARN polimerasa en la dirección de síntesis de ARN
y es la región en la cual la doble hélice se abre para formar el Complejo
Promotor Abierto. El hecho de que la TATA box contenga las bases A-T no es mera
casualidad, ya que estas La unión de la Holoenzima con el promotor, determina
el Complejo Promotor Abierto, y esto es
posible gracias a la presencia del factor σσσ 3 se unen con sus complementarias
por medio de dos enlaces del tipo Puente de Hidrógeno, lo cual implica un menor
gasto de energía para la apertura del ADN.
INICIACIÓN
DE LA SÍNTESIS DEL ARN MENSAJERO
La
iniciación se produce mediante la unión de la ARN polimerasa (Holoenzima) al
ADN
de doble cadena. Para que la cadena molde esté disponible para el
apareamiento de bases con los
ribonucleótidos, las dos cadenas de ADN deben separarse. El desenrollamiento es
local y se produce cuando la Holoenzima contacta con la TATA Box.
Una
vez que el complejo promotor se encuentra abierto, la ARN pol. Comienza la
síntesis.
La fase de iniciación no se completa hasta que se hallan polimerizado los
primeros
seis ribonucleótidos.
ELONGACIÓN
DE LA CADENA:
Después
que se han colocado los primeros seis ribonucleótidos, la ARN polimerasa sufre
un cambio en su conformación, perdiendo la sub unidad σσσ. Se continúa la
síntesis en el estado de Core anteriormente descrito.
El
Core se mueve a lo largo del ADN colocando los ribonucleótidos complementarios
a la cadena de ADN molde, abriendo la hélice a medida que se desplaza. Los ribonucleótidos
se unen al extremo 3’ de la cadena de ARN en crecimiento, formándose un Híbrido ARN-ADN en la región desenrollada, el
cual se mantiene estabilizado mediante enlaces puente de Hidrógeno. El híbrido
tiene una longitud aproximada de 12 pb y el nuevo ARN es liberado de estas
uniones cuando el ADN recupera su estado de doble hélice por desplazamiento del
Core.
TERNINACIÓN
y LIBERACIÓN del ARN sintetizado
La
terminación ocurre en una secuencia determinada del ADN, denominada Secuencia Terminadora.
En este punto, la enzima deja de añadir los ribonucleótidos a la cadena de ARN
en crecimiento, liberando el producto terminado y disociándose del ADN.
La
terminación requiere que todos los enlaces Puente de Hidrógeno, que mantenían
al Híbrido ARN – ADN, se rompan volviéndose a reconstituir el ADN dúplex.
Sobre la terminación de la
transcripción:
Hay dos formas de terminación:
_ r - independiente
_ r –
dependiente
TERMINACION
INDEPENDIENTE.
Se
caracterizan por: la presencia de una región rica en AU / AT y la formación de una estructura en horquilla,
en el ARN recién sintetizado.
ORGANISMOS EUCARIOTES.
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
La
estructura de los ARNm y el proceso de transcripción en las células eucariotas,
es similar a lo expresado anteriormente para las células procariotas. Sin
embargo, debemos considerar las siguientes diferencias:
PROCARIOTES
|
EUCARIOTES
|
Todo el DNA contenido en una única molécula
|
Genoma dividido en varios o muchos cromosomas (1-190)
|
El cromosoma bacteriano se encuentra libre en el
citosol
|
Los cromosomas se encuentran dentro del núcleo formando
la cromatina (DNA-proteína)
|
Haploides (una sola copia del material genético)
|
Mayoría diploides (dos copias de un cromosoma)
|
Transcripción y traducción acopladas
|
Transcripción dentro del núcleo y traducción en el
citoplasma
|
No tienen intrones
|
Intrones y exones
|
Las
ARN polimerasas eucariotas:
Ya
se ha mencionado que, en las células del tipo Eucariota, encontramos tres tipos
de ARN polimerasa las cuales se denominan: ARN polimerasa I, ARN polimerasa II y
ARN polimerasa III. Sus composiciones en sub unidades son complejas y aun no se
conoce en exactitud la función de cada una de estas sub unidades. Lo que sí se
conoce con exactitud, es la localización y el producto de cada una de ellas.
POLIMERASA
|
LOCALIZACION
|
RNA SINTETIZADOS
|
I
|
Núcleo
|
pre – rRNA (excepto la subunidad 5S)
|
II
|
Núcleo
|
pre – mRNA, RNA nucleares pequeños (snRNA)
|
III
|
Núcleo
|
pre – tRNA, rRNA 5S, otros snRNA
|
Mitocondrial
|
Mitocondria
|
Mitocondrial
|
Cloroplástica
|
Cloroplasto
|
Cloroplástico
|
En
Eucariotas, al igual que en los Procariotas, las homologías en las regiones
próximas al punto de inicio están restringidas a secuencias relativamente
cortas.
La
mayoría de los promotores tienen una secuencia denominada TATA box o Caja
centrada
a –25 Pb del punto de inicio. Esta TATA box es idéntica a la mencionada en la
Transcripción de las células Procariotas, variando solamente en su
localización.
ARN POLIMERASA I
transcribe los principales genes de RNA ribosómico. contiene 13 subunidades. necesita al menos 2 factores de transcripcion para
iniciar el proceso. el
ribosoma eucariota contiene 4 moleculas de rRNA
ARN
POLIMERSA III
Transcribe los principales genes de RNA de transferencia, RNA
ribosomal 5s y RNA pequeños, contiene 14 subunidades, requiere varios tipos de factores de transcripción como TFIIIA, TFIIIB Y
TFIIIC
ARN
POLIMERASA II
Transcribe los genes estructurales, es decir, los que se
traducen a proteinas
Contiene múltiples subunidades
Intervienen al menos 7 factores de transcripción: TFIIA,
TFIIB, TFIID, TFIIE, TFIIF, TFIIH y TFIIJ
El factor critico es TFIID que se une a la caja TATA que
es el equivalente eucariota a la región -10
FACTOR DE TRANSCRIPCION
|
FUNCION
|
TFIID
|
Reconoce la caja TATA
|
TFIIA
|
Estabiliza el complejo entre TFIID y el DNA
|
TFIIB
|
Recluta a la RNApol II y TFIIF
|
TFIIF
|
Ayuda a que la pol II reconozca el promotor
|
RNA pol II
|
Cataliza la síntesis de RNA, recluta a TFIIE
|
TFIIE
|
Recluta a TFIIH y regula la actividad helicasa de TFIIH
|
TFIIH
|
Desenrolla la región promotora
|
*
Iniciación:
los
genes de eucariotas, al igual que los de procariotas, precisan de promotores
para iniciar la transcripción Región
promotora, destacar la presencia
de la región TATA box hacia el nucleótido –25 y -100
Secuencia
consenso más frecuente
Presente
en la mayoría de los promotores de los genes eucarióticos dando mRNA.
La ARN polimerasa II necesita
de factores de transcripción para iniciar la transcripción (TFII). La transcripción comienza con
la unión del factor TFIID al compartimento TATA. La unión se realiza a través
de la TBP (TATA BindingProtein) una subunidad del complejo TFIID. Provocando cambios
conformacionales en la estructura del ADN.
ELONGACION
la
síntesis continua en sentido 5´-3´. Al poco se añade una caperuza
(metil-guanosín trifosfato) al extremo 5´.
En esta
etapa intervienen al menos 16 factores
de elongación cuyo mecanismo exacto se desconoce.
TERMINACION
La pol II sigue transcribiendo mas allá de la señal de terminación pasando
a través de varias regiones AATAAA.
El pre-mRNA que transporta esta señal en forma de AAUAA A se rompe por una
endonucleasa que reconoce la señal y corta entre 11 y 30 residuos hacia el lado
3’
Luego se añade una cola poli-A de hasta 200pb mediante una polimerasa
especial que no esta dirigida por un molde
MODIFICACIONES POSTRANSCRIPCIONALES DEL RNA
MENSAJERO
Modificaciones
de los extremos del ARN mensajero Eucariota:
El
extremo 5’ contiene dos nucleótidos conectados que siempre están metilados (-CH3).
La
reacción de la incorporación del CAP ocurre inmediatamente después de iniciada
la transcripción y siempre precede a cualquier modificación que se le realice
al ARN m precursor. El CAP tendría la función de proteger al ARNm de la
degradación, con lo cual aumenta su vida media. En el extremo 3’, según se
mencionó antes, los ARNm Eucariotas contienen una secuencia de 20 a 200
nucleótidos que poseen como base nitrogenada a la Adenina.
Luego de la formación de la caperuza hay que eliminar los
intrones.
El pre-mRNA forma complejos con ribonucleoproteinas
nucleares pequeñas (snRNPs), que a su vez estan formadas por snRNA.
La secuencia Poly A no está codificada en el
ADN, sino que es añadida al ARN después de finalizada la transcripción. La
función de la Cola Poly A es la de aumentar la estabilidad de los ARN m.
LITERATURA CITADA.
Mucas gracias por citar la fuente de mi Blog y felicitaciones por el tuyo. Saludos
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