7 Transcripción [Modo de compatibilidad]
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TRANSCRIPCIÓNTRANSCRIPCIÓNTRANSCRIPCIÓNTRANSCRIPCIÓN
UNIVERSIDAD AUTONOMA DE SAN LUIS POTOSIUNIVERSIDAD AUTONOMA DE SAN LUIS POTOSI
UNIDAD ZONA HUASTECAUNIDAD ZONA HUASTECA
BIOLOGÍA MOLECULARBIOLOGÍA MOLECULAR
BQ. Carolina Eugenia Gil Solís octubre 2011
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mRNAmRNAtRNArRNA
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� Proceso de copia de un gen o fragmento de DNA utilizando ribonucléotidos y originándose diferentes tipos de RNA.
TRANSCRIPCIÓN…TRANSCRIPCIÓN…
� Por ej: Las moléculas de mRNA son largas copias (o transcriptos) de secuencias de DNA -de 500 a 10.000- nucleótidos.
� Este mecanismo permite que la información del DNA llegue al resto de orgánulos celulares y salga del núcleo en el caso de los eucariotas.
� ¿Cómo es en el caso de procariontes?
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[Procesos de transcripción y traducción en la célula]
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COMPONENTES BASICOS DE LA TRANSCRIPCION
DNA moldeRNA polimerasa NTP: ATP
UTPGTPCTP CTP
Dirección 5´-3´
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5’GATTACAGTACAGTGATCAGTACAGTACGTACATGTA 3’3’CTAATGTCATG TCACTAGTCATGTCATGCAT GTACAT 5’
What is the molecular basisof transcription?
Bases moleculares de la transcripción
3´’
....3’
...
1
2
5’
5’GATTACAGTACAGTGATCAGTACAGTACGTACATGTACGGG 3’
3’CTAATGTCATGTCACTAGTCATGTCATGCATGTACATCCC 5’
SEPARACION DE LAS HEBRAS DE DNA
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5’GATTACAGTACAGTGATCAGTACAGTACGTAACGGG…´ 3’
5´ GAUUACA3’CTAATGTCATGTCACTAGTCATGTCATGCATTCCC ...5’
HEBRA CODIFICANTE
SINTESIS de RNA en DIRECCION 5´- 3´
3’CTAATGTCATGTCACTAGTCATGTCATGCATTCCC ...5’
HEBRA MOLDE o TEMPLADO
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5’GATTACAGTACAGTGATCAGTACAGTACGTAACGGG 3’
5´ GAUUACAGUACAGUGAUCAGUACAGUACGUAACGGG 3´3’CTAATGT CA TGTCACTAGTCATGTCATGCATTCCC 5’
HEBRA CODIFICANTE
SINTESIS EN DIRECCION 5´- 3´
3’CTAATGT CA TGTCACTAGTCATGTCATGCATTCCC 5’
HEBRA MOLDE RNA
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ADN Hebra codificante
RNA POLIMERASA
A
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ETAPAS DE LA TRANSCRIPCION
INICIACION
ELONGACION
TERMINACION
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GEN
Secuencia completa de nucleótidos necesaria para la síntesis de un producto
funcional funcional ( polipéptido o RNA )
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How is a RNA polymerase directed to a gene?
Let’s define a gene as a transcription unit
ESTRUCTURA DE UN GEN . Secuencias reguladoras y secuencias codificantes
RNA polimerasa
--
rio arriba rio abajo
inicio
promotor
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+1
promotor
Sitio de inicioDNA
¿DONDE SE INICIA LA TRANSCRIPCION GÉNICA ?¿ DONDE TERM INA?
Señales de termino Señales de inicio
promotor
Región reguladora Región codificante
RNA
NO TODO EL GENOMA SE TRANSCRIBE
Proteínas reconocen secuencias de nucleótidos ( secuencias de consenso )que indican a la RNA polimerasa el inicio y el termino de la síntesis
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Flujo de la información genética en eucariontes
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Transferencia de la información del DNA a la proteína
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� Hay separación de cadenas durante la transcripción
� Ambas cadenas se utilizan como molde
� Hay genes completos en fragmentos de ambas cadenas
� Para un gen dado solo una de las cadenas actúan como molde y para ese gen siempre es la misma
� Los NTP son ATP, GTP, CTP y UTP
Puntos importantes a tenerse en cuenta……
5´ 3´
3´ 5´
Cadena molde (antisentido)
Cadena sentido (secuencia del gen)
Dirección de la transcripción
Gen Gen
Gen Gen Gen
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� La polimerasa se mueve desde el extremo 3´ de la cadena molde
� La transcripción puede ser a partir de las 2 cadenas
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� Transcripción en el nucleólo de Triturus viridiscens (un anfibio) de los genes repetidos en tándem que determinan el RNA ribosómico.
� A lo largo de cada gen se unen muchas moléculas de polimerasas de RNA que transcribe en una dirección.
� Las moléculas mas cortas se encuentran mas cerca del sitio de inicio de la transcripción, las mas largas, casi han completado el proceso.
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� La secuencia de nucleótidos del RNA coincide con lacadena que NO actúa como molde (sentido ocodificadora), excepto que las T aparecen reemplazadaspor U
Puntos importantes a tenerse en cuenta……
Cadena sentido 3´
5´
Cadena codificadorao
Cadena molde5´
� La secuencia de mRNA es complementaria a la cadena molde delDNA utilizada para su síntesis. Se muestra parte de lasecuencia que determina la enzima β-galactosidasa.
3´
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POLIMERASAS DE RNA
� RNA I (Pol I): transcribe genes que determinan rRNA
� RNA II (Pol II): transcribe genes que determinan proteínas
� RNA III (Pol III): transcribe otros RNA funcionales (ej: tRNA)
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FASES DE LA TRANSCRIPCIÓN
� INICIACIÓN
� ELONGACIÓN
� TERMINACIÓN
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INICIACIÓNINICIACIÓN
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INICIACIÓN…
� La polimerasa se une al promotor para iniciar la transcripción, se trata de una zona previa a la región de DNA que se transcribirá (para mRNA)
� Se trata de un elemento de control que es una región del ADN � Se trata de un elemento de control que es una región del ADN
con una secuencia que es reconocida por la ARN polimerasa
para comenzar la transcripción. A el se unen los factores de
transcripción. Se encuentra inmediatamente antes de los genes
estructurales.
� El promotor forma parte de la región reguladora del gen
adyacente a la región informativa, regula la actividad de la RNA-
polimerasa y por tanto, regula la expresión del gen.
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RNA Polimerasa en procariontes
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� Convención sobre la asignación de los extremos5´ y 3´ de un gen
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Existen secuencias de nucleótidos que indican el inicio de la transcripción
Promotor bacteriano río arriba del sitio de inicio de la transcripción
+1
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+ 15´ 3´
Secuencia informativa del gen
transcripción
promotor
Secuencias consenso de los promotores de E. coli
Promotor: se localiza aguas arriba, 5´ del sitio de inicio y de las secuencias informativas
75%
TTG, TA, T 50- 75%
T 50- 75%
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EL FACTOR SIGMA JUEGA PAPEL CLAVE EN LA TRANSCRIPCION
� Reconocimiento de la secuencia promotora especifica
� Posiciona RNA polimerasa en el promotor� Posiciona RNA polimerasa en el promotor
� Facilita la apertura del DNA en cercanias del +1
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INICIACION
pppPu
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La polimerasa de RNA explora el DNA en buscade una secuencia promotora, donde se une, abre la doble hélice y comienza la
síntesis de una molécula de RNA a partir del sitio de inicio de la transcripción
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+1
FT unido a secuencia ENHANCER”actúa a la distancia
FTRNA POL
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ELONGACIÓNELONGACIÓNELONGACIÓNELONGACIÓN
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• Burbuja de transcripción
• La pol de RNA cataliza la transcripción 3´ de la cadena de RNA, adición de nucleótidos, uno cada vez
NTP + (NMP)nDNA
Mg+2 RNA pol(NMP)n + 1 + PPi
RNA
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NTP
ELONGACIONSalida de σ
PPP
PPP
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TERMINACIÓNTERMINACIÓNTERMINACIÓNTERMINACIÓN
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T e r m i n a c i ó nun ejemplo de cómo se lleva a cabo en E. coli…
� Señales de terminación: disociación de la cadena deRNA y la polimerasa del molde.
� Secuencias terminadoras ± 40 pb: finalizan ensecuenciasricasenGC seguidospor unaseriede6 osecuenciasricasenGC seguidospor unaseriede6 omas A en la cadena molde. Se han determinado 20secuencias de terminación distintas.
� Lazo tipo horquilla (terminación independiente deRho)� Este lazo y la serie de residuos U parece que actúan como
señal para la disociación de la polimerasa de RNA y laterminación de la transcripción
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Término de la Transcripción en procariotas (E.coli)
-Rho Dependiente-Rho Dependiente
-Rho Independiente
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![Page 41: 7 Transcripción [Modo de compatibilidad]](https://reader034.fdocuments.es/reader034/viewer/2022042606/5440224fb1af9f017b8b4650/html5/thumbnails/41.jpg)
HORQUILLA “Hairpin”
Asociación débil A:U es mas debil que G:C.
Rho independiente
Figure 26.15
A:U es mas debil que G:C.
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σ
::
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![Page 44: 7 Transcripción [Modo de compatibilidad]](https://reader034.fdocuments.es/reader034/viewer/2022042606/5440224fb1af9f017b8b4650/html5/thumbnails/44.jpg)
Inicio de elongación
Disociación de sigma
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![Page 46: 7 Transcripción [Modo de compatibilidad]](https://reader034.fdocuments.es/reader034/viewer/2022042606/5440224fb1af9f017b8b4650/html5/thumbnails/46.jpg)
Regulacion de la expresión génica a nivel de transcripción
� EXPRESION CONSTITUTIVA: (productos génicos son requeridos en forma permanente)
Depende de la ESTRUCTURA DEL PROMOTOR ( débil , fuerte )Depende de la ESTRUCTURA DEL PROMOTOR ( débil , fuerte )
� EXPRESION REGULADA: (productos génicos cuyos niveles varían en respuesta a una señal molecular)
� REPRESION
� INDUCCION
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REGULACION DE LA EXPRESION GENICA EN PROCARIONTES
ORGANIZACIÓN DE GENOMA BACTERIANO : OPERON
RNA policistrónico
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P 1 T P 2 T P 3 T
ORGANIZACIÓN MONOCISTRONICA DEL GENOMA
EUCARIOTA
Gen 1 Gen 2 Gen 3
mRNAsmonocistrónicos
PROTEINAS
Promotor Señales de Termino
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OPERON LACTOSA OPERON LACTOSA
O = operador P = promotor
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EN AUSENCIA DE LACTOSA
![Page 51: 7 Transcripción [Modo de compatibilidad]](https://reader034.fdocuments.es/reader034/viewer/2022042606/5440224fb1af9f017b8b4650/html5/thumbnails/51.jpg)
EN PRESENCIA DE LACTOSA
![Page 52: 7 Transcripción [Modo de compatibilidad]](https://reader034.fdocuments.es/reader034/viewer/2022042606/5440224fb1af9f017b8b4650/html5/thumbnails/52.jpg)
Procesamiento de RNA en Procesamiento de RNA en eucariotaseucariotaseucariotaseucariotas
![Page 53: 7 Transcripción [Modo de compatibilidad]](https://reader034.fdocuments.es/reader034/viewer/2022042606/5440224fb1af9f017b8b4650/html5/thumbnails/53.jpg)
Procesamiento…Procesamiento…
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� Una vez sintetizado, el preARNm sufre ciertasmodificaciones: se agrega una caperuza (7metilguanosina) al extremo 5’ y una cola poliadenina alextremo 3’ y se eliminan los intrones o secuenciasnocodificantes(splicing).
Procesamiento de RNA en eucariotas
nocodificantes(splicing).
� La adición de CAP sirve para que el mRNA seareconocido por el ribosoma
� CAP y Poli A sirven para que el mRNA no sea degradadopor nucleasas
![Page 55: 7 Transcripción [Modo de compatibilidad]](https://reader034.fdocuments.es/reader034/viewer/2022042606/5440224fb1af9f017b8b4650/html5/thumbnails/55.jpg)
� PROCESAMIENTO DE UN TRANSCRITO PRIMARIO
a. Transcripción mediada por la polimerasa
b. La enz guaniltransferasa añade 7-metilguanosina al extremo 5´
c. La secuencia AAUAAA, actúa como señal para que ocurra una reacción de corte de unos 20 pb aguas abajo20 pb aguas abajo
d. Catalizada por una endonucleasa
e. La enzima polimerasa de poli A añade la cola de poli A, compuesta por 120 a 200 residuos de adenosina, al extremo 3´de corte
f. mRNA primario completo
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Poliadenilación
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![Page 58: 7 Transcripción [Modo de compatibilidad]](https://reader034.fdocuments.es/reader034/viewer/2022042606/5440224fb1af9f017b8b4650/html5/thumbnails/58.jpg)
Procesamiento de RNA en eucariotas
Mecanismo de corte y empalme
� Uniones exón-intrón: secuencias muy conservadas
� Importantes para las reacciones de corte y empalme
� Regla 5´GU-AG 3´
� snRNP (snRNA asociado a proteínas) reconocen secuencias, cortan y empalman
![Page 59: 7 Transcripción [Modo de compatibilidad]](https://reader034.fdocuments.es/reader034/viewer/2022042606/5440224fb1af9f017b8b4650/html5/thumbnails/59.jpg)
Eliminación de intrones por corte y empalme� Se forma una molécula intermedia en forma de
lazada:� Primero un corte en la región 5´, formación de un lazo, el OH
“libre” produce un corte en el extremo 3´ liberando el intrón parcialmente enlazado
� La formación de la lazada también se da en una secuencia muy conservada en el intrón y la unión siempre se da en una A muy conservada
� Se unen los dos exones OH� Se unen los dos exones OH
A
![Page 60: 7 Transcripción [Modo de compatibilidad]](https://reader034.fdocuments.es/reader034/viewer/2022042606/5440224fb1af9f017b8b4650/html5/thumbnails/60.jpg)
REMOCION DE INTRONES - SEÑALES DE SPLICING
Sitio de splicing 5’Punto de ramificación
Sitio de splicing 3’
Frecuencia %
A
GU...................................A.................. ......AG
Intron
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Transcripción y traducción simultáneas en E. coli
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Características de Transcripción en: � Procariotes
� Acoplada a traducción� RNA polimerasa� No procesamiento
� Eucariotes
� Traducción en citoplasma� Tres polimerasas: Pol I, II y III� Procesamiento� No procesamiento
� Secuencias regulatorias� Caja Pribnow -10 pb� GC -35 pb
� Organización en operones
� Procesamiento� Splicing (corte y empalme)� GU---pyr---AG� Adición de nucleótidos� Modificación de bases
� Secuencias regulatorias� Caja TATA -35 pb (Hogness)� CAAT -75 pb� Enhancer
� No operones