Mecanismos De Trancripcion

Mecanismo molecular del control génico

¿Qué es un gen?  

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Es una secuencia de nucleótidos en la molécula de ADN, equivalente a una unidad de transcripción. Contiene la información, a partir de la cual se sintetiza un polipéptido, una enzima, un ácido ribonucleico: mensajero, de transferencia o ribosomal. Están divididos en dos regiones: región cifrada y región con función reguladora o promotor Los genes poseen intrones y exones .la información que da origen a las proteínas está codificada en los exones

ARNm monocistrónicos y policistrónicos

eucariotas

procariotas

Los genes se pueden transcribir con Los genes se pueden transcribir con diferente eficiencia diferente eficiencia

DOGMA DOGMACENTRAL CENTRALDE DELA LABIOLOGÌA BIOLOGÌAMOLECULAR MOLECULAR

Hebra Hebramolde molde Transcripción Transcripción

Traducción Traducción

Francis Crick, 1958

Transcripción inversa 



El RNA puede servir como molde para la síntesis de DNA Todos los virus RNA pueden producir DNA polimerasa dependiente del RNA (transcriptasa inversa o retrotranscriptasa)

Fosfatos Fosfatos van van unidos unidosalalazúcar azúcar en el C-5’ y en el C-5’ yelelC-3’ C-3’

Hebras Hebras antiparalelas antiparalelas

El Eltranscrito transcritode deARN ARNes esuna unahebra hebra simple complementaria a una simple complementaria a una hebra hebrade deADN ADN

Punta Punta3’3’libre libre

Punta Punta5’5’libre libre

ACIDOS ACIDOS NUCLEICOS NUCLEICOS

ARN polimerasa 

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La RNA polimerasa se mueve a lo largo del DNA desenrollando la hélice. En este progreso, la polimerasa agrega uno a uno ribonucleótido trifosfatos (ATP, UTP, CTP, y GTP) a la cadena de RNA naciente. Para que la trascripción se produzca de forma eficaz la polimerasa de ARN debe unirse al promotor. La dirección de la Polimerasa está determinada por una secuencia promotora la dirección de la RNA polimerasa determina cual de las dos hebras del DNA sirve como templado para la síntesis de RNA.

Tipos de ARN polimerasa

En procariotas se tiene 1 ARN polimerasa

TRANSCRIPCION EN PROCARIOTAS 

El promotor tiene dos zona comunes que son puntos de reconocimiento de la polimerasa en las regiones -10 y -35. Esta secuencia de bases es bastante conservada: Región -10: TATAAT Región -35: TTGACA

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El ARNm de procariotas tiene una vida media de aproximadamente una hora y la eucariotas de 10 horas

Cromosoma procariótico El cromosoma de Escherichia coli es circular y contiene cerca de 4.7 x10 6 de PB. Mide cerca de 1 mm de longitud pero solo 2 mm de ancho                                  

Los genes en los procariontes están agrupados en estructuras conocidas como OPERONES El operón constituye una unidad de transcripción formada por genes inductores promotores, operadores y estructurales Cada gen o unidad de transcripción para un polipéptido, se denomina CISTRON

Secuencia de ADN asociadas a los represores

El operador 

Es una secuencia en el operón en la que se fija el represor. La disposición espacial inducida por la fijación de ése represor en el operador impide que la ARN polimerasa se fije en el ADN para comenzar la síntesis del ARNm

Represor de triptófano ,interruptor sencillo que activa y desactiva genes en bacterias

 Escherichia

coli posee cinco genes que codifican enzimas responsables de la producción de a.a tritófano todos organizados en un operón A,B,C,D,E

Regulación del operón de la vía del triptófano E. coli. Si no hay triptófano el represor está en su forma inactiva. Los genes estructurales de la vía del triptófano se transcribe y se traducen, con lo que se sintetiza el triptófano necesario para la célula. Operón reprimible Regulador Operador

Gen a

Gen b

Gen c

ARNm

enzimas

Represor inactivo

Vía metabólica del triptófano

triptófano

….. cuando ya hay suficiente triptófano

Regulación del operón de la vía del triptófago en E. coli. Cuando hay demasiado triptófano, este se une al represor y lo activa. El represor se une al operador, inactivándolo. Los genes a, b y c no se transcriben ni se traducen, con lo que la vía de síntesis del triptófano se paraliza. Lo que asegura que no se sintetice una cantidad excesiva de triptófano. Operón reprimible Regulador Operador

Gen a

Gen b

Gen c

ARNm

enzimas

Represor inactivo Vía metabólica del triptófano

Represor activo triptófano

Los activadores transcripcionales activan los genes 

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Existen proteinas reguladoras que incrementan enormemente la probabilidad de uqe se inicie el transcrito Proteina activadora bacteriana CAP (proteina activadora por catabolito) activa los genes que capacitan a Escherichia coli para utilizar fuentes alternativas de de carbono cuando la glucosa en el medio no es accesible esto induce un incremento del nivel de la molecula señalizadora intracelular AMP cíclico (cAMP) que se une a la proteína CAP capasitandola para unirce a la secuencia de ADN específicas proximas a ciertos promotores y de este modo activa a los genes

Un activador transcripcional y represor transcripcional controlan el operon lac 

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El operón lac consta de tres genes estructurales : lacZ,lacY,lacA. que codifican enzimas metabólicos implicados en la utilización de la lactosa como fuente de carbono La expresión de los tres genes origina un mRNA policistrónico a partir de un único promotor, donde se une la RNA polimerasa para comenzar la trascripción. CAP capacita a la bacteria para utilizar fuentes de carbono por ejemplo lactosa. El represor lac asegura que el operón lac este inactivo en ausencia de lactosa

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1) Control negativo: el sistema se expresa a menos que sea desconectado por la acción de una proteína reguladora, a la que se denomina represor. Dentro de este control podemos distinguir, a su vez:  a) Control negativo con efectos inductores (ej: en el operón lac): el represor, per se es activo, pero se inactiva en presencia del inductor.  b) Control negativo con efectos represores (ej: en el operón trp): el represor, per se es inactivo (aporrepresor), pero en presencia del correpresor se activa (adquiere su capacidad funcional), y es entonces cuando reprime al operón estructural. 2) Control positivo: los genes estructurales no se transcriben (o en todo caso lo hacen a un nivel basal bajo) a no ser que exista una proteína reguladora activa llamada apoinductor o activador. También aquí puede haber dos categorías:  a) Control positivo por inducción: la proteína activadora, por sí misma es inactiva, pero queda activada cuando se le une el inductor.  b) Control positivo por represión: la proteína activadora, per se, es activa, pero se inactiva cuando se le une el correpresor.

 caja

TATA situada entre 25 a 30 nucleótidos del sitio de la iniciación de la transcripción

TRANSCRIPCIÒN TRANSCRIPCIÒN

La ARN polimerasa se activa cuando forma un complejo con los factores de transcripción . La interacción de estos entre sí, y con las secuencias reguladoras del ADN es la que determina donde, cuando y con qué rapidez ocurre la transcripción

Transcripción: fases

Fases de la transcripción Iniciación en eucariotas:

1. • •

En los promotores de RNApol II: secuencias TATA Se necesita la unión de factores de transcipción

RNA polimerasa

5’

GG(C/T)CAATCT

-70

TATA

-25 Promotor Caja CAAT

+1

G

3’ Caja TATA

Fases de la transcripción 2.

Elongación: Después de 30 nucleótidos se le añade al ARN una cabeza (caperuza o líder) de metil‑GTP en el extremo 5‘ con función protectora.

La RNA polimerasa no verifica la fidelidad de la copia

Fases de la transcripción 3. Terminación: •

• •

La polimerasa reconoce las señales de terminación: secuencias ricas en GC seguidas de 6 o más T Estas secuencias suponen la formación de lazos en el RNA y una cola de U El RNA y la polimerasa se disocian del DNA 5’UTR

Líder

Segmento traducible a proteína

3’UTR

Trailer

En la transcripcion primaria se transcriben genes codificantes  (exones) y no codificantes(intrones) en la yamaduracion de la transcripcion solo quedan exones (region codificante )  http://highered.mcgraw-hill.com/olc/dl/120077/bio25.swf Antes de ser transportado al citoplasma, se eliminan segmentos de ARNm que no participan en la síntesis de proteínas. Estos segmentos se denominan intrones. intrones Los segmentos de ARNm que participan en la síntesis de proteínas se denominan exones, exones y son unidos entre sí por un conjunto de enzimas presentes también el núcleo celular. 

 

Maduracion del ARNm ADICION DEL CAP: Consiste en adicionar el nucleótido guanina modificado La función de este CAP es reconocer el

primer codón para iniciar la traducción del ARNt. Debe concienciar que éste proceso es propio de eucariotas. ADICION DEL POLI A: Consiste en adicionar de 200 a 250 adeninas en el extremo 3' del transcrito primario Al POLI A se le atribuyen dos funciones: la primera es sacar el ARNm al citoplasma la segunda función es proteger el ARNm de las endonucleasas citoplasmáticas. Parece que las endonucleasas empiezan a degradar el ARNm sacando adeninas

URACILO URACILO sustituye sustituyeaalalaTIMINA TIMINA

La La secuencia secuenciacorrespondiente correspondienteaauna unaunidad unidadde de transcripción transcripciónen enel elADN ADNse setranscribe transcribeen enuna unahebra hebra complementaria complementariade de ARN, ARN, llamada llamada transcrito transcrito primario, primario, aapartir partir del del cual, cual, por por modificaciones modificacionespostposttranscripcionales transcripcionales,, se seorigina originael el ARN ARN mensajero mensajero



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histonas interfieren en la transcripción desde el momento en que, por ejemplo, ocultan al promotor. TATA del promotor que está como escondida dentro de un nucleosoma, lo que hace que las RNA polimerasas y los factores basales no puedan verlo, por lo tanto este gen está silenciado

 Los

factores de transcripción logran esto gracias a la acetilación o desacetilación de las histonas

Experimento que prueba que durante la transcripción el octámero de histona es desplazado del y vuelve a unirse Proceso de transcripción enDNA eucariotas: en una nueva posición desplazamiento de nucleosomas

Promotor

Terminador

Nucleosoma organizado en una posición específica

La RNA polimerasa se une al promotor

La RNA polimerasa transcribe hasta el terminador

El nucleosoma se rehace en una nueva posición

Proceso de transcripción en eucariotas: desplazamiento de nucleosomas Modelo para explicar el desplazamiento de los nucleosomas durante la transcripción La RNA polimerasa avanza

El DNA es desplazado del octámero

El avance de la polimerasa genera torsiones en el DNA que desplazan el octámero el cual se reinserta por detrás de la polimerasa

Regulación transcripcional en eucariotas:

 Control 

en cis de la transcripción:

El promotor mínimo y los elementos proximales:

mRNA

GGGCGG -200pb

 

CCAAT

TATA -100pb

-30pb

Intensificadores: activan la transcripción Silenciadores: reducen la transcripción inhibiendo a los activadores   

Son capaces de actuar a distancia (>50 kb) Pueden colocarse aguas arriba o abajo del promotor Poseen estructura compleja

Implementación de proteínas para la transcripción