MBC-5-M6-R1

Expresión Génica:

La transcripción

Gen (ADN)-Procariote​

Gen (ADN)-Procariote​

Transcripción​

Expresión génica

Es el proceso por medio del cual todos los organismos (eucariotes o procariotes) transforman la información codificada en los ácidos nucleícos en las proteinas necesarias para su funcionamiento y desarrollo

Transcriptoma​

RNAs

Tipos de RNAs​

Inicio de la transcripción​

La secuencia de RNA es complementaria al templado de ADN y equivalente a la cadena codificante (coding strand)

La secuencia de RNA es complementaria a la cadena molde y equivalente a la cadena codificante

Template strand3’AATTTTCGCGCACGCGCGTTA 5’​ 5’TTAAAAGCGCGTGCGCGCAAT 3’ Coding strand

La secuencia de RNA es complementaria a la cadena molde y equivalente a la cadena codificante

-1 +1

downstream​

upstream​

5’GCGCGCUGCGCGCAAU 3’

5’TTAAAAGCGCGTGCGCGCAAT 3’

Coding strand

3’AATTTTCGCGCACGCGCGTTA 5’

Template strand

Transcrito primario

¿En qué dirección va la transcripción ?​ ¿Dónde están los promotores?

Transcripción procariote

Sigma Factors en Escherichia coli​

Secuencias promotoras de E. coli​

Secuencias promotoras de E. coli​

Regiones promotoras​

Reconocimiento de secuencias para la iniciación de la transcripción​

Formas de unión de la RNA pol al ADN duplex ​ ​ Reconocimiento directo del promotor por parte de la RNA pol (procariotes) ​ ​ Reconocimiento del promotor a través de una proteina (DNA-binding protein) la cual forma una plataforma para el anclaje de la RNA pol (eucariotes y archaeas)

Reconocimiento de secuencias para la iniciación de la transcripción​

Formas de unión de la RNA pol al ADN duplex ​ ​ Reconocimiento directo del promotor por parte de la RNA pol (procariotes) ​ ​ Reconocimiento del promotor a través de una proteina (DNA-binding protein) la cual forma una plataforma para el anclaje de la RNA pol (eucariotes y archaeas)

RNA pol se adhiere a una región de 75 nucleótidos​ Desde -55 hasta +20

Reconocimiento del templado

Reconocimiento del templado e inicio de la transcripción

Formación de un complejo cerrado: RNA pol + ADN duplex​ ​ Formación del complejo abierto: Abertura del ADN duplex en la región promotora. Factor sigma esta involucrado en la reacción de apertura del duplex. Se abren 12-14 nucleótidos formando una burbuja de transcripción (BT).​ ​ Formación del complejo ternario: Incorporación de los 2 primeros ribonucleótidos. ADN+ARN+RNA pol. Posteriormente en esta fase se extiende el híbrido ADN-RNA hasta 9 bp. En esta fase ocurren iniciaciones abortivas.​ ​ Después que se forma el híbrido ADN-ARN y continua la síntesis del RNA primario comienza la elongación. En esta fase se desprende el factor sigma de la RNA pol.​

El ADN duplex se abre temporalmente ​ 12 -14 nucleótidos​ La RNA pol crea la BT transitoria cuando se une al promotor​ La template strand es molde​ Transcribe de 5 a 3 prima​ Región híbrida ADN-ARN dentro de la burbuja (8-9 nucleótidos)​

Burbuja de transcripción​

La diferencia fundamental está en que, en los procariotas, el ARN mensajero no pasa por un proceso de maduración y, por lo tanto, no se le añade capuchón (Capping) ni cola (poliadeninación), ni se le quitan intrones (Splicing). Además no tiene que salir del núcleo como en las eucariotas, porque en las células procariotas no hay un núcleo definido.

La síntesis de mRNA​ en Procariotes

La síntesis de mRNA​

Burbuja de transcripción se mueve a lo largo de la cadena de DNA

Elongación​​

Terminación

2) Rho dependiente (proteina helicasa)​

1)Palíndromos o terminadores intrínsecos, ​ (Rho independiente

Palíndromos o terminadores intrínsecos (Rho independiente)

E.coli: 50% de las secuencias de término corresponde a secuencias de ADN que contienen un palíndromo invertido seguido de una secuencia de adenosinas​ ​ Cuando el palíndromo de ADN es transcrito, el ARN se repliega sobre si mismo formando una horquilla de RNA-RNA (hairpin)​ ​ La horquilla reduce el número de nucleótidos de RNA unidos al templado de ADN​ ​ La región rica en Adenosina (A-U tiene 2 puentes de hidrógeno) favorece separación​ ​ Horquilla de RNA-RNA (hairpin) interactua con la unidad  de la RNA polimerasa y esta activa un mecanismo de desprendimiento

La horquilla reduce el número de nucleótidos de RNA unidos al templado de ADN​ ​ La región rica en Adenosina (A-U tiene 2 puentes de hidrógeno) favorece separación

La terminación por Proteinas Rho

Los genes cuya terminación se realiza por factor rho no tienen la secuencia repetitiva de adeninas, pero tienen una región rica en CA llamada rut (rho utilization)​ Rho es una proteina helicasa​ Rho se une al mRNA en el sitio rut (rico en CA) y sigue a la RNA polimerasa​ Se forma una horquilla RNA-RNA (hairpin)​ Rho alcanza a la RNA polimeraza y rompe los puentes de hidrógeno entre el ADN y el ARN​ Se desensamblan todas las proteínas

Transcripción​ Procariota​

Reconocimiento del promotor​

• Iniciación​
• Elongación​
• Terminación

RNA polimerasas​

En eucariotes se han reconocido al menos 3 RNA polimerasas​ Proteinas con múltiples subunidades (8-12)​

La síntesis de mRNA en eucariote

Reconocimiento de secuencias para la iniciación de la transcripción

Promotor eucariote: todas las secuencias involucradas en la iniciación de la transcripción de un gen​ Promotores pueden ser numerosos (dependiendo del gen) y diversos en funciones Se reconocen dos partes del promotor eucariote:​ Promotor central (core promotor ó promotor basal): sitio de ensamblaje del complejo de iniciación​ Elementos promotores cuesta arriba (UCE =Upstream promotor elements)

Promotor central y elementos promotores de tres genes

RNA polimerasas eucariotes​ Sitio de reconocimiento del inicio de transcripción​

RNA polimerasas ​ y factores de transcripción

Factores generales de transcripción (GTF)​ Proteinas involucradas en la formación del complejo de iniciación

TATA box y TATA biding protein (TBP)​ Su interacción permite posicionar correctamente a la RNA polimerasa en el startpoint para el inicio de la transcripción​ ​ Genes sin promotor TATA box (TATAbox-less) (TAFs)​ Utilizan los mismos factores generales de transcripción​ Usan el Inr para posicionar a la polimerasa​ La iniciación ocurre en un cluster de startpoints

Factores generales de transcripción (GTF)​

RNA pol II no reconoce directamente el promotor​ Contacto inicial- General transcription factor =TFIID​ ​ TFIID = transcription binding proteins + 14 TAF​ posiciona a la RNA pol II​ TBP = TATA binding proteins​ TAFs (TBP associated factors) = 14 TAF proteinas que juegan una variedad de roles durante la iniciación y en otros procesos de la célula.

RNA polimerasa II​ Factores de transcripción de RNA pol II​

Complejo de pre-iniciación de transcripción​

TFIID: TBP + TAFs​ ​ TAFs= factores asociado a la secuencia TATA box​ ​ TBP= proteinas que reconocen TATA box​ ​ RNA polimerasa II

Aprobación del promotor: transición del complejo de preiniciación a un complejo que ha comenzado a sintetizar ARN Escape del promotor: la polimerasa se aleja de la región promotora y continúa la transcripción

La región CTD (C-terminal domain) está implicada en la modificación del mRNA y el inicio de la transcripción. En mamíferos el CTD esta formado por 52 repeticiones de una secuencia de 7 Aa (Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser.). Las serinas de cada repetición puede ser modificado por fosforilación (TFIIH).​ ​ La guanilil-transferasa reconoce la serina 5 fosforilada y añade el capuchón de guanosina al mRNA​ ​ Los factores SCAF (factores para el splicing) reconocen la serina 2 fosforilada y permite la unión de los factores de splicing​ ​ Los factores de desensamblaje y poliadenilación reconocen también la serina 2 fosforilada

Region CTD de la RNA pol II

Complejo de pre-iniciación​

Antes del inicio de la transcripción, el dominio CTD de la RNA pol II está desfosforilado e interacciona con los FGT (factores generales de transcripción).​ ​ Durante la elongación el dominio CTD se fosforila y recluta diferentes proteínas:​ - Guanilil transferasa, añade el cap al RNA en una etapa temprana​ - SCAFs, factores del splicing​ Componentes del complejo de corte y poliadenilación​ Fosforilación en los residuos de Ser5 se asocia con el reclutamiento de factores de formación del cap​ Fosforilación de residuos de Ser2 se asocia con el reclutamiento de factores de splicing​

En bacterias: gen tiene pocos Kb y es sintetizado por la RNA pol en minutos​ En eucariotes: genes son más largos y son sintetizados por RNA pol en horas​ Ej: Gen Humano de la Distrofia es 2.400 Kb y toma 20 horas en ser sintetizado por la RNA pol II

El tamaño del transcrito de RNA es una diferencia entre bacterias y eucariotes​

Terminación de la síntesis de mRNA​

Terminación de la síntesis de mRNA​

Terminación de la síntesis de mRNA (mamíferos)​

CPSF: Factores específicos de ruptura y poli-adenilación, unidos a la posición CTD de la RNA polimerasa II​ ​ ​ ​ PADP (polyadenylate-binding proteins): proteinas que ayudan a la polimerasa a adicionar As