maduracion del DNA

8/18/2019 maduracion del DNA

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ARN funcionales(no se traducen a proteínas)

- ARN ribosómico (rRNA).- ARN de transferencia (tRNA).- ARN pequeño nuclear (snRNA)- ARN citoplasmático pequeño (scRNA)

Tipos de ARN

ARN informativos(se traducen a proteínas)- ARN mensajero (mRNA).- ARN heterogéneo nuclear (hnRNA).


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ARN heterogéneo nuclear (hnRNA)Moléculaprecursora del ARNm en eucariotas. Es la molécula transcrita directamente del ADN.Incluye secuencias codificantes (exones) y no codificantes (intrones). Este ARN será procesado.

ARN mensajero (mRNA)Eucariotas:molécula resultante delprocesamiento del hnRNA.Procariotas:molécula transcrita directamente del ADN.

Codifican para una o varias proteínas. Su secuencia de nucleótidos estraducidaen una secuenciade aminoácidosen el proceso de la traducción.

Incluyeformas muy heterogéneastanto en tamaño como en secuencia.Existe, en general, una molécula de mRNA para cada gen o grupo de genes que codifique

una proteína

Es el menos abundantede todos los ARNs celulares.

En E. coli . Representa entre el 2 y el 5 % del total del ARN celular

ÁÁcido Ribonucleicocido Ribonucleico


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Mensajero de vida muy cortaentre el núcleo y el citoplasma

* Polinucleótido.* Composición reflejo de la del ADN que lo especifica.

* Heterogéneo en tamaño.

* Asociado transitoriamente con los ribosomas.

* De síntesis y degradación rápida.

Concepto de mRNAintroducido porFrançois Jacob y Jacques Monod

en 1961.

ARN mensajero

ADN: núcleo Síntesis protéica: citoplasma

* Es el molde para la síntesis de proteínas

Tipos de ARNs en la célula eucariótica


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Eucariotas

Procariotas

ARN ribosómico (rRNA)

Componente de los ribosomas.Función estructural

Es el más abundanteen la célula (75%).

Función catalíticaen la síntesis de proteínas(Ribozimas).

Diferentes tiposen función de sus coeficientes de sedimentación.

16S + 21 polipèptidos (subunidad ribosómica pequeña: 30S)

23S + 34 polipéptidos(subunidad ribosómica grande: 50S).

5S (subunidad ribosómica grande: 50S).

18S + 30 polipéptidos (subunidad ribosómica pequeña: 40S).

28S (subunidad ribosómica grande: 60S).5,8S + 49 polipéptidos(subunidad ribosómica grande: 60S).5S (subunidad ribosómica grande: 60S).



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ARN de transferencia (tRNA)

ARNpequeñocon unos 75 nucleótidos de media.

Transporte deaminoácidos activadoshasta el ribosoma.Proceso de traducción del mRNA.

Al menosun tipo de tRNApara cada uno de los 20 aminoácidos.

Todos los tRNAs presentanen su extremo 3´la secuencia de nucleótidos CCA.

Algunos aminoácidos tienen varios tRNAs: Leu y Arg (6 cada uno)

5´

Extremoaceptor del aminoácido.



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ARN pequeño nuclear (snRNA)

ARN citoplasmático pequeño (scRNA)

Participan en el proceso deeliminación de intrones y unión de exones(ARNm).

Sonsecuencias pequeñasde unos 150 nucleótidos de media.

ARN de unos 300 nucleótidos7SL RNAque forma partedel SRP(Signal Recognition Particle ).

Se asocian con proteínas específicas formando los“Snurps”

Partician en elenvío de proteínasa su destinos finales


Forman parte de los Espliceosomas: Complejos dinámicos grandes formados por Snurps, proteínasdenominadas factores de empalme , y los pre- mRNAque se van a procesar..


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Procesamiento en procariotas Procesamiento en eucariotas

* RNA ribosómico

* Metilación* Rotura nucleolítica

* RNA mensajero

* No modificado

* RNA transferente

* Rotura en 5’- y 3’-

* Adición de CCA* Modificación de bases

* RNA ribosómico(RNA polimerasa I)

* Metilación* Rotura nucleolítica

* RNA mensajero(RNA polimerasa II)

* Caperuza 5’* Poliadenilación 3’* Eliminación de intrones (maduracióno splicingnuclear)* Edición del ARN

* RNA transferente(RNA polimerasa III)

* Rotura en 5’- y 3’-* Adición de CCA* Modificación de bases* tRNA splicing

Procesamiento de RNA


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Procesamiento en procariotasARNm Prácticamente no experimentan ningún tipo de maduración en procariotas.

ARNt y ARNr:Se originan porescisiónde un mismotranscrito primario.

Endonucleasas1-RNAasa III2-RNAasa P3-RNAasa E

Exonucleasas


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Modificación de basesEscisión en 5´Escisión en 3´Adición de CCA

RNasa P

RNasa D

Procesamiento en procariotas

ARNt


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Esquema de un RNA mensajero maduro

Procesamiento en eucariotas


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En los extremos deltranscrito pre-mRNAse sitúa unacofia en 5´ y unacola de poli(A) en 3´

pre-mRNA


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Modificación del extremo 5´de la cadena de ARNm durante la transcripción poradicción de una cofia.

Hidrólisis del extremo 5´trifosfato(RNA-trifosfatasa)

Formación de unenlace 5´-5´-trifosfato entreextremo 5´-difosfato y el fosfato-αααα de unGTP.

(guanililtransferasa)

Metilación del N7 de la guanina terminal

guanina-7-metil transferasa(S-adenosilmetionina).

Cofia 0

2´-O-metiltransferasa

Cofia 1

Cofia 2

ARNm



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Funciones de la cofia en 5’:

Marca el extremo 5’ para el procesamiento delprimer exón

Esencial para eltransporte del mRNA entre elnucleo y el citosol. Interacción con proteínasnucleares.

Aumenta la eficiencia de la traducción.Interviene en la formación del complejo depre-iniciación(cytoplasmic cap-binding proteins)

Protege de la actividad de exonucleasas 5’→ 3’

ARNmProcesamiento en eucariotas


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Poliadenilación en el extremo 3´

1. Una endonucleasa específicareconoce lasecuenciaAAUAAA en el pre mRNA

2. Una poli(A) polimerasaañade unos 250residuos al extremo 3´.El ATP sirve de donador

•Confiere estabilidad a frente a la acción de nucleasas.

•Facilita y aumenta la efectividad de la traducción del ARNm•Relación inversa entre velocidad de degradación de la cola de poli A y vida media de una molécula de ARNm.


La poliadenilación ocurre antes de queel transcrito se disocie de la ARN

polimerasa II

ARNm

¿ Cuál es el papel fisiológico de la cola de poli A ?


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Modificación post-transcripcional o corrección del ARN mensajero(RNA editing)

Modificacióna posteriori de lasecuencia del transcrito. Puedeafectar a uno o a varios nucleótidos.

La modificación del nucleótidopuede acarrear un cambio deaminoácido y que éste afecte a laestructura o la función de laproteína.Ej: Apo B-100,Apo B-48.

Se sintetiza en hígado.Participa en el transporte

de lípidos celulares

No puede unirse al receptor dela LDL de la superficie celular

-Desaminación de citidina , generando uridina- cambio del codón: CAA (Gln) UAA(stop)


Se sintetiza en intestino delgadoTransporte de grasa de la dieta


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Eliminación de los intrones:splicing Procesamiento en eucariotas

• El pre-ARN mensajero está formado porsecuencias codificantesdenominadasexonesseparados porsecuencias no codificantesdenominadasintrones.

•El proceso de eliminación de los intronesse realiza en el núcleo, mediante unmecanismo muy complejo denominado splicing .


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Secuencia variable en longitud (50 a 10.000 pb). Todos comienza conGUy termina conAG.

Envertebradosla secuencia consenso es:Extremo 5:́ AGGUAAGUExtremo 3:́ 10 pirimidinas(U o C),N, C y la secuenciaAG.

GU- AG


Estructura de los intrones

Todos los intrones poseen unasecuencia internaimportante que se denominacentro de ramificación.Esta secuencia se situá entre 20 y 50 nucleótidos secuencia arriba del sitio de empalme 3´.

Lospuntos de corte y empalmese especifican mediante las secuencias situadas enlos extremos de los intrones


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¿ Cómo se unen los exones ?

Precursor

Ataque nucleofílico(2´-5´-fosfodiéster)

Lazo intermedio Producto

Formación enlacefosfodiester 5´-3´

Ataque nucleofílico al5´del segundo exón

Extremo 3´OHlibre del exón 1

Generación de un grupo 3´-OH

libre en el extremo 3´en el exón 1

Unión del grupo 3´-OH con el

grupo fosfato 5´del exón 2

Implica la rotura y formación de nuevos enlaces fosfodiesteres

Dos reacciones de

transesterificación



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Espliceosoma:Complejos dinámicos grandes (60S) que se forman durante la maduración del mRNA

Reconocen sitios de unión 5´y 3´de los exonesasí como los puntos de ramificación.

Unión deU1-snRNPalsitio 5´de splicing 5´

Unión deU2-snRNPalcentro de ramificación

Procesamiento en eucariotas ¿ Cómo se unen los exones ?

Formados por:- snRNPso snurps : asociaciones desnRNAsy proteínas

- Cientos de proteínasfactores de empalme - los pre-mRNA que están madurando

snRNAs:U1, U2, U4, U5, U6

Los RNAs nucleares pequeños (snRNAs) de los espliceosomas catalizan el

empalme de los precursores de mRNA


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Asociación delcomplejo U4/U6 U5,previamente formado al complejoU1-U2 (espliceosoma inactiva ).

U5 interacciona con el exon en 3’ .

U6 se disocia de U4.U6 se reordena e interacciona con U2y el extremo 5’ del intrón

Separación de U1 (spliceosomaactivo)

Interacción de U5con la secuenciadel exón en el centro de corte y unión 5´.

U5 alinea el exón libre en 5’ con elsituado en 3’

Ataque nuclefílico

grupo 3´-OH del exón 1 al centro de emplame del exón 2 .


Se forma el lazo U2-U6: centro catalíticoPrimera reacción de transesterificación

Ataque nuclefílico del –OH 2’ del adenilato

Liberación deU2,U5,U6-intrón (lazo)

Células de mamífero


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La maduración está catalizada principalmente por moléculas RNA(Ribozimas), con las proteínas desempeñando un papel secundario


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Splicing alternativo1. Mecanismo que crea diversos ARN maduros a partir de un mismo gen,

mediante corte y empalme de distintas combinaciones de exones.

2. La selección que controla qué centros de cortes y empalmes sonelegidos, viene determinada por la unión de factores demaduración.

3. Se generan distintas formas de una proteína según el tejido, estadode desarrollo, vía de señalización…


Mecanismo que genera diversidad proteica

En el genoma humano, la mayor parte de lospre-mRNA experimentan splicing alternativo


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Splicing alternativo

Proteína relacionada con el gen de la calcitonina


Gen de la Calcitonina


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ARNrLas moléculas de ARN ribosómico se forman por rotura de transcritos primarios


RNA polimerasa I (nucleolo)

RNA polimerasa III (nucleoplasma)

snoRNPs


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ARNt

Sufren unaescisiónde una secuencia guía 5.

Eliminación de unintrónde 14 nucleótidos.

Sustitución del extremo terminal3´UU por CCA.

Modificaciones químicasde bases y ribosa.


RNA polimerasa III

endonucleasa

ligasa

RNasa P

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