4_Transcripción Del ADN(1)
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PROTEINAS QUE PARTICIPAN EN LA TRANSCRIPCION DE LOS SERES VIVOS
http://www.ucl.ac.uk/smb/werner/Research
TRANSCRIPCION
www.chemguide.co.uk
TRANSCRIPCION
Si el molde para la síntesis de ARN se obtuviera a partir de la cadena codificante, obtendríamos:
3´- U A C U U U C G A A G C U G G G C C C A U U C G A C A A G A A U U – 5´
N- Ile Arg Thr Ser His Ala Trp Ser Arg Phe Tyr – C y, ésta no es la información contenida en el gen!!!!
Pero en cambio, si la información del gen se obtiene a partir de la cadena molde (no codificante) tendríamos:
5´- A U G A A A G C U U C G A C C C G G G U A A G C U G U U C U U A G - 3´
N- Met Lys Ala Ser Thr Arg Val Ser Cys Ser STOP – C Esta información obtenida desde el ARN SÍ corresponde a la proteína codificada por el gen
5´- U U A A G A A C A G C U U A C C C G G G U C G A A G C U U U C A U – 3´
LOS FACTORES SIGMA (σ) QUE SE UNEN A LA ARN-
POLIMERASA PARA FORMAR LA HOLOENZIMA
Fac. σ Gen Masa (kDa)
Uso Secuencia -35 Separación Secuencia -10
σ70 rpoD 70 general TTGACA 16-18 pb TATAAT
σ32 rpoH 32 choque térmico CCCTTGAA 13-15 pb CCCGATNT
σ24 rpoE 24 choque térmico Se desconoce Se desconoce Se desconoce
σ54 rpoN 54 nitrógeno CTGGNA 6 pb TTGCA
σ28 fliA 28 flagelar CTAAA 15 pb GCCGATAA
http://fbio.uh.cu/sites/genmol/confs/conf2/p02.htm
ARN-POLIMERASA DE E. coli
http://rnametabolism.files.wordpress.com/2012/04/picture1.jpg?w=1024
SUBUNIDADES DE LA ARN POLIMERASA DE E. coli
Subunidad Size (kd) Función
Alpha (α) 36 Requerida para el ensamblaje de la enzima; es una proteína reguladora para el inicio de la transcripción.
Beta (β) 150 Une los NTP a la cadena que se está sintetizando. Funciona en la iniciación y la elongación.
Beta (β’) 155 Se encarga de la unión a la hebra molde de ADN.
Omega (ω) 10 Restaura in vitro la función de la ARN polimerasa para que de esta manera sea completamente funcional.
Sigma (σ) 70 Direcciona u orienta la enzima hacia la zona promotora.
http://rnametabolism.wordpress.com/category/26-1-dna-dependent-synthesis-of-rna/
SECUENCIAS PROMOTORAS
EN PROCARIOTAS
Promoter -35 Region Spacer -10 Region Spacer RNA start
trp operon TTGACA N17 TTAACT N7 A
tRNAtyr TTACA N16 TATGAT N7 A
lP2 TTGACA N17 GATACT N6 G
lac operon TTTACA N17 TATGTT N6 A
rec A TTGATA N16 TATAAT N7 A
lex A TTCCAA N17 TATACT N6 A
T7A3 TTGACA N17 TACGAT N7 A
consensus TTGACA TATAAT
http://biowiki.ucdavis.edu/Biochemistry/Binding/Binding_and_Control_of_Gene_Transcription/Specific_DNA_Binding_Sites
TRANSCRIPCION
EN PROCARIOTAS
www7.uc.cl
AUG GUG UUG
UAG UGA UAA
www7.uc.cl Modificado de
PROCESO DE TRANSCRIPCION
www7.uc.cl
A) ESTRUCTURAS DE BUCLES Y TALLOS, y
B) POR FACTOR RHO
www.guokr.com
A) B)
http://fbio.uh.cu/sites/genmol/confs/conf2/p02.htm
Transcripción de un gen
http://unlockinglifescode.org/media/images/444
ARN POLIMERASAS DE EUCARIOTAS
Enzima Localización Copias/cél Producto Actividad
polimerásica
Sensibilidad
a la
α-amanitina
RNA Pol I Nucléolo 40,000
pre-rRNA
(35-47s)
50-70% Ninguna
RNA Pol II Nucleoplasma 40,000
hnRNA
snRNA
(U1,U2,U4,U5)
20-40% Alta
RNA Pol III Nucleoplasma 20,000
rRNA 5S
tRNA
snRNA U6
RNA 7S
Otros RNA
de < 300 pb
~10% Específica de
especie
http://fbio.uh.cu/sites/genmol/confs/conf2/p03.htm
Transcripción de un gen
http://unlockinglifescode.org/media/images/444
TRANSCRIPCION
EUCARIOTA
recursostic.educacion.es
Estructura CAP y Metilación del
extremo 5´-
http://www.intechopen.com/books/current-issues-in-molecular-virology-viral-genetics-and-biotechnological-applications/rna-5-end-maturation-a-crucial-step-in-the-replication-of-viral-genomes
Estructura CAP y Metilación del
extremo 5´-
http://www.intechopen.com/books/current-issues-in-molecular-virology-viral-genetics-and-biotechnological-applications/rna-5-end-maturation-a-crucial-step-in-the-replication-of-viral-genomes
ARN trifosfatasa,
guanililtransferasa
y metiltransferasa
Poliadenilación del mARN
http://oregonstate.edu/instruct/bb451/spring14/stryer7/CH29/figure_29_31.jpg
PROCESAMIENTO DE LOS rARN RIBOSOMALES
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21729/
PROCESAMIENTO DE LOS tARN
Algunas bases nitrogenadas son
reemplazadas por dihidrouridine (D) y pseudouridine (ψ) -regiones en amarillo-
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21729/figure/A2985/?report=objectonly
El intrón de 14 nucleótidos (en color azul) en la región
anticodón del tARN es removido por escición.
La región de 16 nucleótidos (en verde) en el
extremo 5´- es escindida por una ARNasa P.
Los residuos de U en el extremo 3′- son
reemplazados por una secuencia CCA (en rojo).
TERMINACION DE LA TRANSCRIPCION EN EUCARIOTAS
• La ARN polimerasa II (que transcribe los mARN) puede terminar la
transcripción en diferentes sitios que se encuentran localizados a una
distancia de 0.5 – 2 kb corriente abajo de la cola poly(A) del mARN.
• La ARN polimerasa I (que transcribe los rARN) termina la
transcripción de estos genes mediante la unión de una proteína de
terminación que se une al ADN en una secuencia que se localiza
corriente abajo del gen. Este proceso es semejante al que ocurre en
bacterias con el factor rho. La diferencia es que rho se une al ARN y
esta proteína se une al ADN.
• La ARN polimerasa III (que transcribe los tARN) termina el proceso de
transcripción después de sintetizar una secuencia de poly(U). A
diferencia de lo que ocurre en bacterias con la formación de tallos y
bucles, aquí no hay ninguna formación de estructuras secundarias
pero la presencia de esta secuencia induce la separación del
complejo enzima- ADN-ARN.
https://www.youtube.com/watch?v=_-9pROnSD-A Video
Biogénesis de los small interfering RNA (siRNA) :
• Los transcritos que son capaces de formar ARN de doble hebra
(dsRNA) o que pueden formar estructuras de bucles con tallos largos
sirven como precursores de siRNA endógenos.
• Los pseudogenes que han sido transcritos en una orientación
antisentido producen ARN que se aparean con el mARN que se
obtuvo del gen en la orientación correcta, así como también se
pueden aparear con transcritos que se han derivado de secuencias
repetidas de carácter intergénico, que incluyen a los transposones.
• El procesamiento de los endo-siRNA require la participación de las
proteínas Dicer, mientras que el papel que juegan las proteínas que
se asocian a Dicer, como las Dicer-binding proteins (por ej., la TAR
RNA-binding protein –TRBP- también conocida como la TARBP2 y
PACT- también conocida como PRKRA) — permanece desconocido.
• Después de la maduración, los endo-siRNAs (de ~21 nucleótidos de
longitud son cargados en la proteína Argonauta 2 (AGO2). Además
no se ha establecido si los endo-siRNAs son cargados en algún otro
de los miembros de la familia AGO, como AGO1, AGO3 y AGO4.
• Los siRNAs exógenos (exo-siRNAs) se derivan de dsRNAs exógenos
por acción de la proteína Dicer–TRBP (or Dicer–PACT). Los exo-
siRNAs son cargados en AGO1, AGO2, AGO3 y AGO4. Sin embargo
sólo el complejo AGO2–siRNA funciona como RNA de interferencia
debido a que los otros miembros de la familia AGO han perdido
actividad de Slicer o de corte.
• Las proteínas de la familia Argonauta (AGO) se asocian al smallRNA (ARN pequeño) y
forman complejos ARN-proteína llamados RISC (RNA-Induced Silencing Complexes:
complejos de silenciamiento inducidos por ARN).
• Los complejos RISC usan los siRNAs como guía para silenciar de forma específica los ARN
mensajeros que contienen una secuencia complementaria a la del ARN guía. Los complejos
RISC inducen la degradación de los mensajeros o reprimen su traducción.
• En bacterias la molécula guía es ADN mientras que en humanos es el ARN (smallRNA). Las
secuencias de las proteínas AGO están bastante conservadas entre procariotas y
eucariotas.
http://medmol.es/moleculas/38/
https://es.wikipedia.org/wiki/Dicer#/media/File:SiRNA_structure2.jpg
• Dicer es una ribonucleasa miembro de la familia de las ARNasa III. Es una
proteína que se localiza en el citoplasma celular. Dicer corta el ARN de doble
hebra en fragmentos de iARN de 20-25 n, con dos bases libres en los extremos 3‘-
OH y un extremo 5‘- P .
Biogénesis de los MicroARN (miARN) :
• Los transcritos primarios de los miARN (pri-miARNs)
son sintetizados por la ARN pol II a partir de genes
que codifican para miARN.
• Los pri-miARN forman unas estructuras con bucles
que luego son procesadas hasta miARN precursores
(pre-miARN) de ~60-70 n, por el complejo
microprocesador Drosha-DGCR8 (DiGeorge
syndrome critical region 8). Esto ocurre en el núcleo.
• Después de ser exportados por la exportina 5 y el
complejo Ran-GTP, el pre-miARN es procesado hasta
la obtención de dos cadenas de miARN de ~22 n
(miARN-miARN duplex).
• Uno de los miARN, el denominado “miARN pasajero”,
es degradado por el complejo Dicer-TRBP. El miARN
maduro es cargado entonces en los AGO1, AGO2,
AGO3 y AGO4.
"MiRNA" by Kelvinsong - Own work. Licensed under CC BY 3.0 via Commons - https://commons.wikimedia.org/wiki/File:MiRNA.svg#/media/File:MiRNA.svg
"MiRNA" by Kelvinsong - Own work. Licensed under CC BY 3.0 via Commons - https://commons.wikimedia.org/wiki/File:MiRNA.svg#/media/File:MiRNA.svg
• El micro ARN, miARN, posee ~22nucleótidos. • Se encuentran en plantas, animales, y algunos virus. • Los miARN son obtenidos de sus propios genes o a partir
de intrones. • Su función consiste en el silenciamiento del ARN y en la
regulación de la expresión génica de eucariotas. • Los mARN son silenciados por alguno de los siguientes
mecanismos: 1) Rompimiento de la cadena de mARN en dos fragmentos de longitudes diferentes. 2) Desestabilización del mARN debido al acortamiento de la cola de poli A. 3) Disminución en la eficiencia del proceso de traducción del mARN a proteínas en el ribosoma.
• DROSHA es un miembro de la superfamilia de la ribonucleasa III.
• Participa en la maduración de diversos tipos de ARN y en algunos procesos de
degradación de ARN en eucariotas y procariotas.
• La ARNasa III Drosha es la principal nucleasa que inicia el procesamiento de
los miRNA en el núcleo.
Biogénesis de los PIWI*-interacting RNA (piRNA):
*P-element induced wimpy testis
• Los piRNAs (que tienen entre 24–32 n de largo) son procesados a partir de
precursores de ARN de una sóla hebra que han sido transcritos de manera
continua a partir de un elemento repetitivo intergénico conocido como cluster de
piRNA.
• A diferencia de los miRNAs y los siRNAs, piRNAs no requiren de la proteína
Dicer para su procesamiento.
• No se ha podido establecer si requieren de la proteína Drosha para su
maduración.
• Al inicio los piRNA primarios son producidos a través de una vía de
procesamiento primario y luego son amplificados a través de la vía ping-pong,
la cual requiere la participación de la proteína Slicer.
• El procesamiento de los piRNA primarios y el montaje en las proteínas PIWI de
ratón puede ocurrir en el citoplasma.
• MIWI2 (conocida también como proteína semejante a PIWI 4) se asocia
especificamente con los piRNAs secundarios que han sido procesados a través
del bucle de amplificación y se localiza en el núcleo en donde cumple su
función de silenciamiento.
Alwin Köhler & Ed Hurt. 2007. Exporting RNA from the nucleus to the cytoplasm. Nature Reviews Molecular Cell Biology 8, 761-773. doi:10.1038/nrm2255
Alwin Köhler & Ed Hurt. 2007. Exporting RNA from the nucleus to the cytoplasm. Nature Reviews Molecular Cell Biology 8, 761-773. doi:10.1038/nrm2255
• La exportina t es una proteína que une los tARN completamente procesados a la proteína transductora Ran, dependiente de GTP. El complejo atraviesa el poro nuclear (CPN) y se disocia a nivel de los filamentos del CPN, liberando los tARN en el citosol.
• Ran es una proteína G pequeña que es esencial para la translocación del ARN y algunas proteínas a través del poro nuclear.
• La exportina 5 es una proteína que une los dsARN completamente procesados a la proteína transductora Ran, dependiente de GTP. El complejo atraviesa el poro nuclear (CPN) y se disocia a nivel de los filamentos del CPN, liberando los dsARN en el citosol.
• CBC: cap-binding complex
http://www.biochem.umd.edu/biochem/kahn/molmachines/newpolII/home.html
FACTORES REGULADORES DE LA TRANSCRIPCION EUCARIOTA
PROMOTORES Y REGULADORES DE LA TRANSCRIPCION EN EUCARIOTAS
1. UAS: UPSTREAM ACTIVATING SEQUENCE 2. RE: BINDING RESPONSE ELEMENT (también se conoce como BRE) 3. TATA BOX: CAJA TATA (ZONA CONSENSO DEL PROMOTOR EUCARIOTA AL QUE SE UNE LA PROTEINA TBP) 4. INR: INITIATOR REGION (ZONA INICIADORA) 5. DPE: DOWNSTREAM PROMOTER ELEMENT (ELEMENTO DEL PROMOTOR LOCALIZADO CORRIENTE ABAJO) 6. ENHANCER: POTENCIADOR 7. SILENCER: SILENCIADORES (INHIBIDORES) 8. INSULATOR: AISLANTE (BLOQUEAN LA INTERACCIÓN ENTRE LOS ENHANCERS Y EL PROMOTOR)
http://biowiki.ucdavis.edu/Biochemistry/Binding/Binding_and_Control_of_Gene_Transcription/Specific_DNA_Binding_Sites
http://employees.csbsju.edu/hjakubowski/classes/ch331/bind/multisubunittxnapp.htm
TIPOS DE ENSAMBLAJE EN LA TRANSCRIPCION DE GENES EUCARIOTAS
REGULADORES DE LA TRANSCRIPCION EN EUCARIOTAS
http://biology.kenyon.edu/courses/biol114/quiz_S01/Biol114_Test3_practiceKey.htm
ELEMENTOS DE RESPUESTA EN EUCARIOTAS (RE)s
Regulatory agent
Module
Consensus
DNA bound
Factor
Size (daltons)
Heat Shock HSE CNNGAANNTCCNNG 27 bp HSTF 93,000
Glucocorticoid GRE TGGTACAAATGTTCT 20 bp Receptor 94,000
Cadmium MRE CGNCCCGGNCNC . ? .
Phorbol Ester TRE TGACTCA 22 bp AP1 39,000
Serum SRE CCATATTAGG 20 bp SRF 52,000
Antioxidant ARE GTGACTCAGC
Pheromone (fungus) ACAAAGGGA
Hypoxia HRE CCACAGTGCATACGT GGGCTCCAACAGGTC CTCTCCCTCCCATGCA
Hypoxia Inducible Factor
826 aa
Peroxisome Proliferator Activated Receptor (PPAR)
PPRE aGG_CAAAGGT(CG)A PPAR 59,000
Steroid (general) (progesterone, androgen, mineralcorticoids, glucocorticoids)
AGAACAxxxACAAGA (inverted repeat)
http://biowiki.ucdavis.edu/Biochemistry/Binding/Binding_and_Control_of_Gene_Transcription/Specific_DNA_Binding_Sites
http://www.drugdevelopment-technology.com/projects/truvada-prevention-hiv/truvada-prevention-hiv2.html
http://global.britannica.com/science/reverse-transcriptase
http://global.britannica.com/media/full/500460/124682
Transcriptasa Reversa
https://en.wikipedia.org/wiki/Reverse_transcriptase
Transcriptasa Reversa
Funciones de la transcriptasa reversa o revertasa:
(a) ARN-dependiente ADN polimerasa: para la síntesis
de una hebra de ADN complementaria al molde de ARN. Esta
molécula de ADN se denomina cADN.
(b) Ribonucleasa H: para degradar la molécula de ARN en el
híbrido ARN-ADN.
(c) ADN-dependiente ADNA polimerasa: para sintetizar
la molécula de ADN complementaria a la hebra de cADN.
https://en.wikipedia.org/wiki/Reverse_transcriptase
Anexos
https://en.wikipedia.org/wiki/MicroRNA
http://www.nature.com/nature/journal/v469/n7330/fig_tab/nature09783_F1.html Eric M. Small & Eric N. Olson. 2011. Pervasive roles of microRNAs in cardiovascular biology. Nature 469, 336–342. doi:10.1038/nature09783