TRANSCRIPCIÓN EN EUCARIOTAS

Verónica Fernández Mancebo2013

TRANSCRIPCIÓN:

• Es la síntesis de una cadena de ARN

• Representa a una de las hebras de ADN (hebra codificante)y es complementaria a la que le sirvió como molde

PROCARIOTAS EUCARIOTASMOLÉCULAS conteniendo el material genético por Organismo

UNA UNICA MOLECULA (genóforo)

VARIOS (HASTA 190) (cromosomas)

Ubicación del material genético (ADN)

LIBRE EN EL CITOSOL

(nucleoide)

DENTRO DEL NUCLEO FORMANDO LA CROMATINA (ADN-PROT)

Copias del material genético

HAPLOIDES (UNA UNICA

COPIA)

MAYORIA DIPLOIDES (DOS COPIAS DE CADA CROMOSOMA)

Transcripción y Traducción

ACOPLADAS EN EL CITOSOL

TRANSCRIPCION EN EL NUCLEO Y

TRADUCCION EN EL CITOPLASMA

Intrones en los genes NO SI,

INTERRUPEN LOS EXONES

Diferencias para recordar

Repasando…CROMATINA

Complejo de ADN-proteínas

Proteínas -> histonas (peq ricas en K y R) ->no-histonas (polimerasas, factores de transcr, etc.)

NucleosomaUnidad estructural repetida que forma la cromatina(146pb que envuelve un octámero de histomas)

Los nucleosomas compactan el ADN eucariota, en varias veces su tamaño, permitiendo que quepa en el núcleo del al células

Los nucleosomas se conectan por espaciadores de ADN que se llaman ADN de unión o internucleosoma

HeterocromatinaEucromatina (transcripción)

• ARN polimerasas (I, II y III)

• Utiliza promotores y tiene un importante uso de “enhancers” (potenciadores)

• Factores de transcripción (interaccionan con ADN y otros factores)

• Poca regulación en el punto de terminación

• Los ARN transcriptos primarios son ampliamente procesados

Síntesis de ARN en eucariotas:

La síntesis comienza cuando la ARN-polimerasa se ubica en el punto de inicio (Inr)

Promotor Unidad de transcripción

+1 (Inr)-1

upstream(-)

downstream(+)

5’3’

3’5’

ADN

EXPRESIÓN

ARN transcripto primario ARN maduro

transcripción Procesamiento

En eucariotas existen 3 ARN-polimerasas nucleares

ARN pol IIARN pol I ARN pol III

• Transcribe ARN ribosomal (nucleolo)

• Está formada por 13 subunidades

• Necesita la acción de 2 elementos de control (UCE y Core)

Core promoter

Punto de inicio

–170 –150 –130 –110 –60 –40 –20 –10 +10 +20Upstream control element

UBF1UBF1

SL1 TBP TBP

Pol I?

ARN polimerasa I

Existen muchas (cientos) copias de la unidad de transcripción (todos el mismo promotor)

• Sintetiza el 80-90% del ARN total de una célula

• Produce un único ARN transcripto primario

Procesamiento del pre-rRNA• Los cortes son en lugares específicos en una secuencia específica • Parece estar ayudada/catalizada por ARN pequeños nucleolares (snoARNs).• snoRNAs se asocian a proteínas (snoRNP) (ej. fibrillarina)

Metilaciones (Met): • Sufre varias metilaciones Por ej

18S: 4Met• Posiciones conservadas de los

metilos (en determinadas ribosas).

5S: sintetizado por ARNpol-III (nucleoplasma)no sufre modificacionesmigra hacia el nucleolo para ensamblarse

• Transcribe ARN pequeños (5S, tARNs y snARN) (nucleoplasma)

• Está formado por 14 subunidades

• Es la polimerasa con menor producción de ARN

• Los promotores pueden estar tanto en la región 5’ (snARN) como 3’ (5S y tARN)

• Los internos: tipo 1 y 2

ARN polimerasa III

Oct PSE TATA5’

A CTipo 1

A BTipo 2

3’ Punto de inicio

Pol IIIPol III

A C

TFIIIA

Punto de inicio

TFIIIC

TFIIIB

Punto de inicio

A B

TFIIIC TFIIIC

TFIIIB

TFIIIB

TFIIIB

TBP

TIPO 1 (ej 5S) TIPO 2 (ej alg tARN)

TBP

Requiere de varios tipos de factores como TFIII-A, TFIII-B y TFIII-C

 Intrones*Una endonucleasa corta en los extremos. Se producen dos medias-moléculas de tRNA [5’OH y 3’PO4 cíclico (2’-3’)]*La reacción de la ligasa de tARN, tiene lugar en tres pasos:

a)Fosforilación del 5’OH con el gamma-PO4 del GTP.

b)Formación de un intermediario activado de la ligasa (ligasa-AMP) que transfiere el AMP cíclico al 5’PO4 del sustrato.

c)El PO4 cíclico se abre dando 2’PO4 y 3’OH. Se da la formación del 5’-3’-fosfodiester y el AMP cíclico se libera.

*La fosfotransferasa dependiente de NAD (nicotinamida adenina dinucleótido) transfiere el 2’PO4 al NAD

Procesamiento del pre-tRNA (ARN pol III)

Extremo 5’: endonucleasa ribonucleasa P (RNasa P) (enzima-RNP) Extremo 3’: Cambio de U del extremo por CCA (3’ )

• Agregado de grupos metilos e isopentilos a residuos de purinas

• Metilación de los 2’OH de la ribosa

Codón de Tyr5’-UAC-3’Anticodón5’-GUA-3’

• Conversión de U a residuos de dihidro-U (D), pseudo-U (Ψ) o ribotimidinas (T, metiluridinas)

ARN POLIMERASA II• Transcribe los genes estructurales (prot) a ARNm (y hnARN)

(nucleoplasma). Es la enzima que transcribe la más diversa población de ARNs.

• Múltiples subunidades

• Se observan 3 grupos de promotores: genéricos, específicos e inducibles.

• Promotores genéricos: secuencia mínima necesaria con la cual la polimerasa puede iniciar la transcripción. No depende de secuencias reguladas por tejidos. Son de baja eficiencia

• Al menos 8 factores de transcripción (TFII A,B,C,D,E,F,H,J)

• Condiciones generales para la síntesis de ARN

Inr (región iniciadora) puede ser descrita como Py2CAPy5

TATA box: secuencia consenso de 8pb a unos ~25pb, rodeado de secuencias ricas en GC. Lo contienen la gran mayoría de los promotores. Se une TFIID/TBP

TAF: TBP-associated factors

Punto de inicioTATA

TBP

TFAs

TFIIA

TFIIB

TFIIF ARN Polimerasa II

TFIIE

TFIIJ

TFIIH

PPP

PPP

P [YSPTSPS]n

Las proteínas del potenciador se unen a

las del promotor induciendo la transcripción

Procesamiento del pre-mARN

- Implica una condensación de un grupo trifosfato y varias metilaciones.

- Juega un importante papel en la iniciación de la síntesis de la proteína

La caperuza

- Protege al ARNm de la degración mientras se está sintetizando el transcripto

- Involucrado en exportación ARNm al citoplasma

GTP-Met + + pp + p*

CAPcap0

cap1

cap2

1) Da estabilidad al ARNm en el citoplasma2) Colabora con la exportación del ARNm3) Está implicada en la traducción4) Consecuencia práctica (purificación)5) Excepción: las histonas

La cola de poli(A)

Complejo actuante: CPSF, CstF, CF (I yII), PAP y PABP.

Remoción de los intrones(corte-empalme o “Splicing”)

- Las reacciones son por transesterificación- La remoción de los intrones no es secuencial.- Involucra partículas de snRNP y otros factores

independientes

Formación del “spliceosoma”

U1: ARN pequeño nuclear (snARN) que forma parte de la partícula snRNP U1, que reconoce el sitio donante (sitio 5’ de “splicing”)

1) Un solo ADN que utiliza diferentes puntos de inicio y finalización de la transcripción, alterando el patrón de “splicing”

2) Existe un solo transcripto de ARN que es empalmado de más de una manera. Los exones son sustituidos, agregados o ignorados.

“Splicing” alternativo

La diferenciación sexual en la mosca de la fruta, está regulada por una proteína llamada “sex-lethal” (sxl). 

El embrión hembra expresa la proteína Sxl funcional mientras que en los embriones machos expresan una proteína Sxl no-funcional.

Diferenciación sexual en Drosophila“Splicing” alternativo

*La secuencia lider (SL) provee un exon extra en el 5’ del transcripto

*Es el mismo mecanismo que en el cis-splicing por transesterificación (pero se genera una molécula de ARN con forma de “Y”)

*Esencial en Trypanosoma

- La región que codifica para la SL es muy parecida al U1 (que falta)

- Cap 4 (2,2,7-trimetil guanosina y están metilados los 4 nts sgtes)

*Trans-splicing alternativo (LYT1: nuclear y secretada)

“Trans-splicing” - Agregado de SL

“Editado” del ARNmEjemplo en mamíferos con la proteína ApoB.

- No hay evidencia que exista otro gen u otro exón- Aparentemente el cambio ocurre por una desaminación (C U), por lo

que podría estar involucrada una citosina desaminasa

Editado usando ARN guías

Mecanismo

Esencial para Trypanosomátidos

• ARN polimerasas y esquema de sus promotores

• Procesamiento de los pre-ARNr

• Modificaciones en los pre-ARNt

• Maduración de los pre-ARNm: • Cap• poli(A)• cis splicing (simple, alternativo)• trans splicing• Editado

• Esquema de los controles en la expresión génica

Resumen:

¿Preguntas? ¿Dudas?