Transcript 1104_GTE2013
TRANSCRIPCIÓN EN EUCARIOTAS
Verónica Fernández Mancebo 2013
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
Diferencias para recordar
PROCARIOTAS EUCARIOTAS MOLÉCULAS conteniendo el material genético por Organismo Ubicación del material genético (ADN) Copias del material genético Transcripción y Traducción Intrones en los genes UNA UNICA MOLECULA (genóforo) VARIOS (HASTA 190) (cromosomas) LIBRE EN EL CITOSOL (nucleoide) HAPLOIDES (UNA UNICA COPIA) DENTRO DEL NUCLEO FORMANDO LA CROMATINA (ADN-PROT) MAYORIA DIPLOIDES ( DOS COPIAS DE CADA CROMOSOMA ) ACOPLADAS EN EL CITOSOL NO TRANSCRIPCION EN EL NUCLEO Y TRADUCCION EN EL CITOPLASMA SI, INTERRUPEN LOS EXONES
Repasando… CROMATINA
Complejo de ADN-proteínas Proteínas -> histonas (peq ricas en K y R) ->no-histonas (polimerasas, factores de transcr, etc.) Nucleosoma Unidad 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 Heterocromatina Eucromatina (transcripción) Los nucleosomas se conectan por espaciadores de ADN que se llaman ADN de unión o internucleosoma
Síntesis de ARN en eucariotas:
•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
La síntesis comienza cuando la ARN-polimerasa se ubica en el punto de inicio (Inr)
5’ 3’ Promotor -1 upstream (-) Unidad de transcripción +1 (Inr) downstream (+) ADN
transcripción
EXPRESIÓN
ARN transcripto primario Procesamiento ARN maduro
3’ 5’
En eucariotas existen 3 ARN-polimerasas nucleares ARN pol I ARN pol II ARN pol III
ARN polimerasa I
•Transcribe ARN ribosomal (nucleolo) •Está formada por 13 subunidades •Necesita la acción de 2 elementos de control (UCE y Core)
Punto de inicio –170 –150 –130 –110 –60 –40 –20 –10 +10 +20 Upstream control element Core promoter UBF1 UBF1 SL1 ?
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 modificaciones migra hacia el nucleolo para ensamblarse
ARN polimerasa III
•
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
3’
Punto de inicio Tipo 1
A C
Tipo 2
5’
Oct PSE TATA
A B
Requiere de varios tipos de factores como TFIII-A, TFIII-B y TFIII-C TIPO 1 (ej 5S) Punto de inicio
A C
TIPO 2 (ej alg tARN) Punto de inicio
A B
TFIIIA TFIIIC TFIIIC TFIIIC TFIIIB TBP TFIIIB TBP TFIIIB TFIIIB
Procesamiento del pre-tRNA (ARN pol III) 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
Extremo 5’: endonucleasa ribonucleasa P (RNasa P) (enzima-RNP) Extremo 3’: Cambio de U del extremo por CCA (3’ )
Codón de Tyr 5’-UAC-3’ Anticodón 5’-GUA-3’
•Agregado de grupos
metilos e isopentilos a residuos de purinas
•Metilación de los
2’OH de la ribosa
•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 Py 2 CAPy 5 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
TATA Punto de inicio TFAs TFIIA TFIIB TFIIF ARN Polimerasa II P P P P P P P [YSPTSPS] n
Las proteínas del potenciador se unen a las del promotor induciendo la transcripción
Procesamiento del pre-mARN
La caperuza
-Implica una condensación de un grupo trifosfato y varias metilaciones.
-Juega un importante papel en la iniciación de la síntesis de la proteína -Protege al ARNm de la degración mientras se está sintetizando el transcripto -Involucrado en exportación ARNm al citoplasma
CAP
GTP-Met
+
cap0
* +
pp
+
p cap1 cap2
La cola de poli(A)
1)Da estabilidad al ARNm en el citoplasma 2)Colabora con la exportación del ARNm 3)Está implicada en la traducción 4)Consecuencia práctica (purificación) 5)Excepción: las histonas
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”)
“Splicing” alternativo
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
Diferenciación sexual en Drosophila
La diferenciación sexual en mosca de la fruta, está regulada por una proteína llamada “sex-lethal” (sxl).
la El embrión hembra expresa la proteína Sxl funcional mientras que en los embriones machos expresan una proteína Sxl no-funcional.
“Trans-splicing” - Agregado de SL
*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)
“Editado” del ARNm
Ejemplo 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
Resumen:
•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