ARNsSintesis y Maduración

Una célula se comportará según:

1. Conjunto de genes heredados

2. Cuales de éstos genes se expresan en un momento

determinado.

Regulación de la expresión Génica

• 1. permite adaptarse al medio ambiente

• 2 . se trata de patrones regulados de expresión génica que “dirigen el desarrollo y diferenciación”

• 3 . En tal virtud, es responsable de las distintas actividades de los múltiples tipos de células. !. Ej. Hepátocitos y sarcómeras....No difiere el genoma

E. coli.. Su aporte a la ciencia

• ARNm en primer lugar descubierto en ella

• ARN polimerasa se aisló y purificó de ella

• Mecanismo básico de transcripción en ella

• Regulación de la expresión génica se dedujo de estudios en ella

• Fue y sigue siendo la base para los estudios en eucariotas.

ARN POLIMERASA Y TRANSCRIPCION

• PRINCIPAL RESPONSABLE DE SINTESIS DE ARN• CATALIZA CRECIMIENTO DE CADENA DE ARN EN

DIRECCIÓN 5´ 3´• NO REQUIERE CEBADORES• LA TRANSCRIPCION EMPIEZA DE NOVO EN

SECUENCIAS ESPECIFICAS AL INICIO DE LOS GENES

• EL PROCESO DE INICIACION ES ESPECIALMENTE IMPORTANTE PORQUE ES EL PRIMER PASO DE LA REGULACION GENICA.

ARN POLIMERASA COMPOSICION

. Múltiples cadenas polipéptidicas

. Enzima de 6 subunidades: 2 alfa, beta, beta prima, sigma y omega

. Sigma puede disociarse de las otras sin afectar la polimerazación.

Alfa identifica los lugares adecuados para iniciar la transcripción..

. La secuencia de ADN a la que se une la ARN polimerasa para iniciar la transcripción de un gen se conoce como PROMOTOR

. Las secuencias promotor..se localizan en -10 y -35 respecto al sitio de iniciación que se define como +1

Secuencias -10 y -35 importancia

• Los genes que difieren respecto a éstas secuencia son trasnscritos menos eficientemente

• Las mutaciones en éstas secuencias consenso tienen un gran efecto en la función promotora.

• La ARN polimerasa, abarca para su unión alrededor de 60 nucleótidos que van desde el -40 corriente arriba hasta el +20 corriente abajo.., la subunidad sigma se une específicamente a los sitios -10 y -35, corroborando la importancia d éstas secuencias.

• La ARN polimerasa+ el promotor forma el complejo promotor cerrado, luego, al abrir la polimerasa unas 15 bases de ADN en el sitio de inicio forma un complejo promotor Abierto.

Finalización de la transcripción

• La ARN polimerasa avanza sobre el molde de ADN para continuar la elongación de la cadena de ARN.

• Desenrolla por delante y enrrolla el ADN que vá dejando atrás.

• Mantiene una zona desenrrollada de 17 pares de bases

Aproximadamente en la región de la transcripción• La sintesis continúa hasta que encuentra una señal de

terminación: ej secuencia palindrómica rica en GC seguida de 4 o + residuos de A. en E. Coli ó la unión a secuencias específicas de ADN de proteínas finalizadoras de la transcripción.

Control negativo de la transcripción:represores

• Estudios pioneros de Francois Jacob y Jacques Monod en los años 50-

• Analizaron la expresión de las enzimas del metabolismo de Lactosa, fuente rica en energía al hidrolizarse a Glucosa y Galactosa.

• La lactosa induce la sintesis de las enzimas implicadas en su metabolismo (B-

galactosidasa), que se expresa únicamente cuando existe lactosa en el medio.

Ejemplo más estudiado de control negativo de la transcripción

• Operón Lac. Es un ej. de control negativo porque la unión del represor( una secuencia de proteinas reguladoras vecina al gen que codifica las enzimas del metabolismo de la lactosa) bloquea la transcripción

• El principio central es: EL CONTROL DE LA TRANSCRIPCION está mediado por la interacción de proteínas reguladoras con secuencias de ADN específicas, aplicable a procariotas y eucariotas.

• Se llaman elementos de CONTROL DE ACCION EN CIS, si afectan la expresión de genes de la misma mólecula de ADN, mismo cromosoma y…FACTORES DE ACCION EN TRANS, si afectan a genes en otros cromosomas de la célula. Operador-represor respectivamente.

Control positivo de la transcripción

• El mejor ejemplo estudiado es:• El efecto de la glucosa en la expresión de genes

que codifican las enzimas implicadas en el CATABOLISMO de otros azúcares (incluye la lactosa).

• control positivo que depende de los niveles de AMPc, que al escasear la glucosa, aumenta, uniéndose a la proteina activadora de genes catábolicos, que a su vez ,se une a una secuencia específica de ADN activando la transcripción de las enzimas implicadas en el catabolismo de otros azúcares.

Atenuación transcripcional

• Regula la expresión de algunos genes, controlando la elongación del ARNm por parte de la ARN polimerasa a partir de determinados sitios.

• Estudiado en el operón trp( triptófano) de E.Coli• Implica un mecanismo adicional que permite una

regulación más estrecha, ya que hay un represor específico para éste operón

• Se basa en el hecho de que en bacterias la transcripción está acoplada a la traducción. La transcripción de los genes de las enzimas de la biosintesis de trp es sólo parcial si hay aporte normal de trp, al contrario si éste escasea la trascripción se completa.

ARN POLIMERASAS EUCARIOTICAS

• En Bacterias todos los genes se transcriben por medio de una ARN polimerasa única

• En Eucariotas hay varias ARN polimerasas distintas que transcriben distintas clases de genes

• Además interaccionan con un conjunto de proteínas específicas para iniciar la transcripción

• Esta complejidad facilita y posibilita la sutileza en la regulación génica –necesaria- para dirigir las actividades de células en organismos multi-pluricelulares !!!!!

ARN POLIMERASAS EUCARIOTICAS

• 3 TIPOS • ARN POLIMERASA II. TRANSCRIBE LOS GENES

CODIFICADORES DE PROTEINAS. PRODUCE ARNm• ARN POLIMERASAS I Y III PRODUCEN LOS ARNt y

ARNr.• Se componen de 8 a 14 subunidades c/u.• Cinco subunidades son comunes a todas• Las dos subunidades mas grandes de las tres, son

homólogas de B y B´ de E.coli• Todas necesitan interactuar con otras proteínas(factores

de transcripción) para iniciar su trabajo en forma adecuada.

transcripción eucariótica

• ARN polimerasa solo es es capaz de iniciar si se añaden proteínas llamadas Factores de transcripción

• Homologando la secuencia bacteriana -10 los promotores de muchos genes contienen la secuencia denominada TATAA ó TATA ó TATA Box

• TATA es reconocida por TFIID (que consta de l proteina de unión a TATA y factores asociados al TBP ó TAFs). Luego el TFIID(B) se une al TBP.

• A continuación se une LA ARN POLIMERASA asociada previamente a TFIIF(F)

• Por último se unen al complejo TFIIE(E) y TFIIH(H)

Arn polimerasas I y III

• Codifican los ARNs ribosómico y de transferencia• Requieren en común la proteína de unión a TATA(TBP)• La ARN polimerasa I se dedica exclusivamente a la

transcripción de genes de ARNr.• Los promotores de ARNr no tienen secuencia TATA• Los genes de ARNt, ARN 5s y algunos de los ARNs

implicados en corte y empalme se transcriben por la polimerasa III.

• La TBP enlaza el reconocimiento del promotor con el reclutamiento de la polimerasa en el complejo transcripcional.

Regulación de la transcripción eucariótica

• Los principios básicos son similares a los bacterianos• Proteínas que se unen a secuencias específicas• Acciones combinadas de múltiples proteínas de

regulación• Empaquetamiento de la cromatina puede regular

facilitando unión de factores de transcripción• La acetilación de las histonas es otro mecanismo• La metilación del ADN modifica la cromatina y por ello

tambien modifica la transcripción• ARN no codificantes• Corrección de ARN…..Degradación del ARN

MADURACION Y RENOVACION DE ARN

• Los ARN bacterianos son la excepción

• Los pasos de maduración son un nivel adicional de control de la expresión génica

• Maduración de ARNr y ARNt similares en procariotas y eucariotas

• Eucariotas poseen 4 tipos de ARNr 28, 18 5 y 5,8 S. Procariotas 23 ,16 y 5 S.