PROCESOS GENETICOS

Transcripción / Traducción

DOGMA GENETICO

Prof. Liliana Gómez Gómez

Algunos virus poseen ARN replicasa, capaz de obtener copias de su ARN. Otros poseen transcriptasa inversa que sintetiza ADN a partir de ARN mediante un proceso de retrotranscripción.

Gen: unidad de transmisión hereditaria que ocupa un lugar determinado en un cromosoma, llamado Locus

Prof. Liliana Gómez Gómez

CODIGO GENETICO

Prof. Liliana Gómez Gómez

TRANSCRIPCIÓN

Diferentes genes para diferentes RNAsHay 4 tipos de RNA.

El DNA genómico contiene toda la información de la estructura y funcionamiento de un organismo. En cada célula, solamente algunos de los genes se expresan, es decir se transcriben en RNA.

Hay 4 tipos de RNA, cada uno codificado por un tipo de gen:• mRNA - RNA mensajero: Codifica la

secuencia de aminoácidos de un polipéptido.

• tRNA - RNA transferente: Lleva los aminoácidos a los ribosomas durante la traslación.

• rRNA - RNA ribosómico: Con proteinas ribosómicas, constituye los ribosomas, encargados de la traslación de mRNA.

• snRNA - RNA pequeño nuclear: Está implicado en el proceso de maduración del RNA en las células eucariotas.

Prof. Liliana Gómez Gómez

Generalidades sobre la transcripción:

• Constituye el primer proceso de la expresión génica, mediante el cuál se transfiere la información contenida en la secuencia del ADN hacia la secuencia de proteína utilizando diversos ARN como intermediarios.

• Durante la transcripción genética, las secuencias de ADN son copiadas a ARN mediante una enzima llamada ARN polimerasa

• La enzima no requiere cebador

Generalidades sobre la transcripción:

• La enzima elonga en la dirección 5’ -> 3’ mediante la formación de enlaces en el extremo 3’ OH.

• La síntesis sólo se inicia a partir de secuencias promotoras e implica el desenrollado parcial del ADN.

• Las dos diferencias principales entre Replicación y Transcripción son:

- Sólo se transcribe una cadena molde de ADN- Sólo una pequeña fracción de potencial

genético global de un organismo se ejecuta en la célula.

Estructura básica de un gen codificador de proteínasUn gen codificador de proteínas consiste en un promotor, seguido de la secuencia de codificación de la proteína y de un terminador.

El promotor es una secuencia de pares de bases que especifica dónde debe comenzar la transcripción.

El terminador es una secuencia que especifica el final de la transcripción en mRNA.

La transcripción comienza en el promotor, por toda la región de codificación, y se acaba en el terminador.

El proceso de Transcripción

La RNA polimerasa cataliza una reacción química que resulta en la síntesis de RNA a partir de la cadena patrón de DNA.

En los pares complementarios, A, T, G, y C en la cadena patrón de DNA se convierten en U, A, C, y G, respectivamente, en la cadena de RNA que está siendo sintetizada.

(5)’ CGCTATAGCG (3’) cadena codificadora del DNA

(3’) GCGATATCGC (5’) cadena molde del DNA

(5’) CGCUAUAGCG (3’) transcrito de RNA

Orientación y nomenclatura de las cadenas en relación a la transcripción

¿Qué cadena de la doble hélice es la codificadora? Depende de cada gen, no es un propiedad del

cromosoma. Orientación de la transcripción

Transcripción procariotasDebido a que no hay núcleo para separar los procesos de transcripción y traducción, cuando se transcriben los genes de las bacterias, sus transcripciones pueden traducirse inmediatamente.

• En procariotas una sola polimerasa (RNA Polimerasa) se encarga de transcribir el DNA en las diferentes clases de RNA

ESTRUCTURA (E. coli)• Se compone de 5 subunidades: 2 subunidades

idénticas, , ’, ω, más el cofactor .• El cofactor tiene la propiedad de disociarse

del resto de subunidades durante el proceso dejando el núcleo central de la enzima al descubierto.

RNA polimerasa

Etapas de la transcripción • Iniciación:La polimerasa se une a secuencias específicas dentro del ADN, denominadas centros promotores. La subunidad σ colabora en la localización de la secuencia promotora

Centros promotores* Los promotores presentan diferentes eficacias en la iniciación de

la transcripción.1 transcripción cada 2 segundos a 1 cada 10 minutos

* Los promotores más fuertes tiene secuencias –35 y –10 que coinciden con las consensos.

* La distancia óptima entre ambas secuencias consensos es de 17 nucleótidos.

* La ARN polimerasa se une al ADN de manera inespecífica y busca el sitio promotor desplazándose por la molécula de ADN.

* Puede detectar las secuencias –35 y –10 sin desenrollar la doble hélice.

• La ARN polimerasa produce una separación de la molécula de ADN en una región situada entre –9 a +2.

• En concreto cada ARN polimerasa unida desenrolla un segmento de ADN de 17 pb.

Elongación• Tras la polimerización de 6-10 nucleótidos la subunidad σ se

separa de la holoenzima. • La burbuja de transcripción (ARN polimerasa, ADN molde y

ARN naciente), se desplaza a lo largo de la molécula de ADN.• El ARN sintetizado se enrolla con la hebra de ADN molde

formándose un híbrido ADN-ARN, de unos 8-10 nucleótidos de longitud.

• La región desenrollada del ADN y la longitud del híbrido DNA-RNA permanecen constantes mientras la ARN polimerasa avanza por el molde.

• La molécula de ADN debe de ir desenrollandose por delante de la burbuja y enrollandose por detrás.

Finalización• Se paraliza la formación de enlaces fosfodiésteres.• Se separa el híbrido ARN-ADN.• Se rebobina el ADN y se libera la ARN polimerasa.

¿ Dónde se termina la transcripción?* Existen secuencias de parada (stop signals) en el ADN.* Una de ellas consiste en una región palindrómica rica en GC

seguida de otra rica en AT.

* El factor rho detecta señales de terminación no detectadas por la RNA polimerasa. Los ARN que presentan señales de terminación dependientes de rho(ρ) no suelen presentar el lazo en horquilla seguido de uracilos.

Debilita la interacción entre el molde y el transcrito provocando su separación, la de la enzima y la del propio factor rho

Transcripción Células eucariotas

En las células eucariotas ambos procesos están espacial y temporalmente separados; la transcripción se lleva acabo en el núcleo produciendo una molécula de pre-mRNA.

La molécula de pre-mRNA se procesa para producir el mRNA maduro, que sale del núcleo y es traducido en el citoplasma.

TRANSCRIPCION EN EUCARIOTAS• Es un proceso de mucha discriminación (según el

tejido o etapa del desarrollo serán los genes que se van a transcribir)

• La maquinaria de la transcripción debe tener en cuenta la compleja estructura de la cromatina eucariota

• Requiere de varios tipos de RNA polimerasas• La RNA polimerasa requiere de factores adicionales

llamados factores de transcripción para iniciar la transcripción

• Tiene que haber un procesamiento complejo del mRNA que permita escindir los intrones del mensaje y transportar la molécula al citoplasma

RNA POLIMERASASPOLIMERASA LOCALIZACION RNA SINTETIZADOS

I Núcleo pre – rRNA (excepto la subunidad 5S)

II Núcleo pre – mRNA, RNA nucleares pequeños (snRNA)

III Núcleo pre – tRNA, rRNA 5S, otros snRNA

Mitocondrial Mitocondria Mitocondrial

Cloroplástica Cloroplasto Cloroplástico

RNA POLIMERASA II

• TRANSCRIBE LOS GENES ESTRUCTURALES, ES DECIR, LOS QUE SE TRADUCEN A PROTEINAS

• Contiene múltiples subunidades• Intervienen al menos 7 factores de transcripción: TFIIA, TFIIB,

TFIID, TFIIE, TFIIF, TFIIH y TFIIJ• El factor critico es TFIID que se une a la caja TATA que es el

equivalente eucariota a la región -10

• Los genes de eucariotas, al igual que los de procariotas, precisan de promotores para iniciar la transcripción Destacar la presencia de la región TATA box hacia el nucleótido –25

• En eucariotas, además de la región promotora existen otras regiones intensificadoras (enhancers) que participan también en la iniciación.

• Las secuencias intesificadoras no tienen una localización precisa respecto al sitio de iniciación.

• Las secuencias intesificadoras son bidireccionales.• Pueden ejercer su efecto sobre promotores situados a miles

de pares de bases de distancia.

Las proteínas del potenciador se unen a las proteínas del promotor induciendo la transcripción

Cuando se han unido unos 30 nucleótidos, en el extremo 5’ se añade la metil guanosín trifosfato (caperuza)

La pol II sigue transcribiendo mas allá de la señal de terminación pasando a través de varias regiones AATAAA.El pre-mRNA que transporta esta señal en forma de AAUAAA se rompe por una endonucleasa que reconoce la señal y corta entre 11 y 30 residuos hacia el lado 3’Luego se añade una cola poli-A de hasta 200pb mediante una polimerasa especial que no esta dirigida por un molde

Prof. Liliana Gómez Gómez

TRADUCCIONIniciación

Prof. Liliana Gómez Gómez

CODIGO GENETICO

Prof. Liliana Gómez Gómez

Prof. Liliana Gómez Gómez

Prof. Liliana Gómez Gómez

Prof. Liliana Gómez Gómez

TRADUCCIONTerminación

Prof. Liliana Gómez Gómez

TRADUCCIONPolirribosomas