TEMA 6. Trancripción (2015)

Apunte Español
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Biología - 2º curso
Asignatura Genetica molecular
Año del apunte 2015
Páginas 14
Fecha de subida 15/01/2015
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Apuntes realizados con lo visto en clase y las anotaciones del docente.

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GENÉTICA MOLECULAR Tania Mesa González 2º CURS BIOLOGIA UAB TEMA 6: TRANSCRIPCIÓN FUNCIÓN DEL GENOMA  Expresión génica  Es todo lo que tiene que ver con qué genes se expresa según la línea celular y con el modo y cantidad en que se expresan.
 La expresión hace referencia al dogma central de la biología molecular  la transmisión de la información del genoma se transmite a partir del DNA hasta las proteínas mediante el RNA. La expresión génica es unidireccional, puesto que de proteínas no se puede pasar a DNA.
De ARN a ADN si se puede dar mediante la transcripción inversa.
  La unidad de expresión del genoma son los genes. En genomas complejos (genoma grande) los genes no son tantos. Muchas veces los organismos más pequeños y simples tienen más genes.
 En humanos solo un 1-5% de los genes se expresan.
 Un cromosoma es una molécula larga de DNA, que contiene genes y cada uno de ellos se forma de secuencias continuas de DNA.
 La maquinaria de transcripción tiene que seguir y reconocer unas pautas para saber donde inicial la transcripción y dónde finalizarla.
 Secuenciación del genoma humano  a la vez se han desarrollado una seria de técnicas que permiten que el estudio global de los procesos biológicos: a) Genómica c) Proteómica b) Transcriptómica d) Metabolómica  Esta tecnología utiliza microarrays o biochips para esta secuenciación.
 La tecnología nos permite realizar estudios para conocer la función del genoma.
 Durante el primer análisis del genoma, únicamente obtuvimos la secuencia, pero no sabíamos la cantidad de genes.
 Entonces conociendo las características moleculares de cada gen, se hizo una reconstrucción del genoma.
 En los estudios también vemos que el genoma, a parte de los genes, tiene otras moléculas que no contienen información para codificar.
 El proyecto ENOCODE  interacciona y complejo. Se realizó para conocer aquellas secuencias de cromosomas que no son genes, es decir que no codifica.
 En Septiembre del 2012 dio a conocer que el 80% del genoma humano es funcional.
 Pero únicamente una parte muy pequeña se transcribía, lo que hizo suponer que tenían que ver con una regulación génica muy compleja.
 La expresión génica depende de la regulación génica, sobre todo durante el desarrollo y diferenciación de las etapas embrionarias, donde según la diferenciación celular en cada una se expresaran unos genes u otros.
EXPRESIÓN GÉNICA:  El genoma de bacterias (procariotas) se expresa igual que la de los eucariotas. La expresión se traduce en RNA que después se transcribirá a proteínas.
 Como el RNA no se encuentra en el núcleo cerrado el mRNA se encuentra directamente accesible a los ribosomas, por tanto la transcripción y la traducción se dan de forma simultánea.
 En el caso de los eucariotas al haber el núcleo la síntesis de RNA se da en el núcleo y no es hasta que este sale de allí que no se transcriben las proteínas a través de él en el citoplasma.
 El mRNA no está maduro hasta que no sale al citoplasma, en el núcleo se conserva como hnRNA.
TIPOS DE RNA:  Todos provienen de la trasncripción de DNA, es decir de la expresión de un gen.
 En eucariotas hay más tipos de RNA que en procariotas.
a) RNAm b) RNAr Compartidos por todos c) RNAt  En algunos eucariotas únicamente se genera un RNA, llamado pre-RNA. Es aquel que mediante un procesamiento formará el RNAm, que se traducirá a una secuencia de polipéptidos.
 DNA  pre-mRNA  mRNA maduro  proteína.
 Por tanto en RNAm hay tanto en bacterias como en eucariotas.
 Hay pequeños RNA que se localizan en el núcleo, en el citoplasma, etc.
 En bacterias solo hay un RNA polimerasa, para producir el RNA. Transcribe y codifica para cualquiera de los genes.
 En eucariotas hay tres RNA polimerasa (1, 2, 3). Cada una de forma específica transcribe un grupo de genes.
 RNA1  ribosómico rRNA  RNA2  mensajero mRNa, genes que codifican las proteínas.
 RNA3  transporte tRNA TRANSCRIPCIÓN DE LA EXPRESIÓN GÉNICA  Características de la transcripción: - Se basa en la complementación de bases a partir de una cadena molde, igual que la síntesis de DNA.
- Síntesis de RNA a partir de DNA.
- Únicamente se sintetiza una de las cadenas de DNA.
- Hay un comienzo y un final definido  RNA polimerasa es quien toma la decisión, porque no hay un cebador de inicio.
 - Se da en una sola dirección de síntesis 5’ a 3’.
El bucle de trasncripción desenrolla la molécula y restaura la doble hélice por detrás del complejo. Las toposintasas actuarán por delante y por detrás ya que son las encargadas de establecer y restaurar las secciones desnaturalizadas.
 Del gen solo se transcribe una de las cadenas. A partir de los genes se transcribe una proteína, si se transcriben las dos cadenas tendremos dos RNA diferentes con estructuras diferentes y podría generar problemas en el organismo.
 No todos los genes utilizan la misma cadena del DNA, depende del gen se sintetizará una u en otra en función de la proteína final que queremos sintetizar.
 Por tanto, aunque cada cadena pueda ser sintetizada, solo lo hará una para cada gen, que siempre será la misma.
 Cuando hablamos se secuencia únicamente escribimos una de las cadenas (la otra simplemente es la complementaria).
 Cuando copiamos el RNA siempre se hace de 5’ a 3’.
 Si nos dan la secuencia del gen, consideramos que es la que tiene la dirección 5’  3’.
 Nos dan la secuencia de la cadena que NO se transcribe  será igual que la del mRNA, exceptuando las bases de Uracil, en el ligar de las Timinas.
 Por tanto podemos diferenciar la cadena molde de la que es su complementaria.
 El extremo 5’ del mRNA coincide con la N-terminal i la 3’ con la C-terminal de la proteína que traducirá.
 La primera base del DNA que transcribimos es llamada +1 del mRNA.
 Esta misma base, si la trasncripción se da de 3’  5’ es llamada -1.
 La orientación de la transcripción puede darse pues en una dirección u otra según la cadena que se transcribe, para que el RNA se transcriba de 5’  3’.
 Unidad de transcripción  secuencia de DNA que de transcribe en una molécula de RNA.
 Genes policistrónicos (bacterias = operones)  1 unidad de transcripción  1 RNA  muchas proteínas.
  Genes monocitrónicos (eucariotas)  1 unidad de transcripción  1 RNA  1 proteína.
La transcripción se da en 3 fases: 1. Iniciación  Se posiciona la RNA polimerasa en el promotor del gen. Esta separa als dos cadenas y comienza la transcripción.
2. Elongación  se va transcribiendo la cadena molde de DNA por acción de la polimerasa.
3. Terminación  una vez llega al punto final, ya se ha formado el RNA necesario y la RNA polimerasa se desprende del DNA.
TRANSCRIPCIÓN EN BACTERIAS:  Una sola RNA polimerasa de bacterias se encargan de sintetizar todos los RNA bacterianos.
 Está formado por dos unidades α iguales y por dos unidades β distintas.
 Las subunidades β tienen centros catalíticos, ya que forman el núcleo de la enzima, que es el que permitirá la síntesis.
 El núcleo principal se une al factor sigma, y este complejo es el que interacciona con el promotor  sintetiza r, m i tRNA.
 El factor sigma puede ser diferente, porque en bacterias hay varias. Permite que la RNA polimerasa reconozca grupos de genes para que las bacterias puedan reaccionar en unas condiciones específicas. Por tanto el sigma es el que da la especificidad a la RNA polimerasa.
 La RNA polimerasa es específica, por eso ante la base +1, existe una secuencia específica que dicha proteína reconoce  Promotor.
 El promotor actúa en cis (respecto a la región codificada por el gen), no se puede mover, porque si lo hace y queda libre no se daría la transcripción.
ETAPAS DE LA TRANSCRIPCIÓN EN BACTERIAS: Iniciación  RNA polimerasa reconoce el promotor.
 En el promotor bacteriano hay dos regiones muy importantes (-10 y -35  secuencia consenso = coincideixen) que reconoce la RNA polimerasa.
 -10  Secuencia consenso Pribnow.
 Detrás de -10 pero delante de +1 existe una secuencia reguladora de la transcripción.
 Los promotores pueden ser fuertes o débiles, dependiendo de la secuencia -10,-35 y el número de bases entre ambas regiones  contra menos pares de bases entre ellas mejor.
 El movimiento del RNA polimerasa necesita la liberación del factor sigma  inicio de la transcripción.
 El factor sigma puede variar dependiendo de la situación de estrés en la que se encuentra la bacteria.
Elongación:  Se da en sentido 5’  3’  Durante el proceso se da un enrollamiento del DNA delante de la transcripción (extremo 5’) y un desenrollamiento del DNA por detrás de dicho proceso (extremo 3’).
Terminación:  El punto donde finaliza la trasncripción, está muy bien definido y es el terminador. Hay principalmente de dos tipos en bacterias.
 Para algunos la terminación depende de la proteína Rho y para no la necesitan.
 Lo que tienen en común es que dependen de la estructura que adopta el RNA en aquel punto en concreto.
 Se provoca un parón del RNA polimerasa, por una estructura secundaria en forma de orquilla, que se produce porque la secuencia de RNA recién transcrito tiene una secuencia invertida.
1. Independencia de Rho:  Después de la formació de la orquilla, se transcribe una secuencia palindrómicas autocomplementarias (amarillo) invertidas que está separa por otras secuencias que no lo son.
 Cuando se transcribe esta región de RNA, se forma una estructura de bucle que no dejara pasar el RNA polimerasa.
 Más tarde se da una secuencia palindrómica sólo de adeninas (rojo)  que se transcriben en uracilos (lila).
 Estas uniones son muy débiles.
 Ambos factores son los que permiten que el RNA polimerasa haga la pausa dónde la estabilidad, entre la cadena molde, y el RNA sea débil.
2. Dependiente de Rho:  Igualmente forma la estructura secundaria de orquilla. Pero no existe el punto que antes era sólo de adeninas  Ahora es rica en CA  más estable.
 Entonces se necesita Rho con la proteína p  actividad helicasa = rompe puentes de hidrogeno entre dos cadenas de ácido nucleico  por tanto desnaturaliza el apareamiento entre la molécula molde y el RNA mediante la hidrólisis consumiendo ATP.
1. Forma un hexámero de polipeptido rho, e interacciona con el DNA en una secuencia concreta.
2. Rho migra por el RNA hacia 3’ (desplazando la cadena molde), hasta el punto dónde la RNA polimerasa ha hecho el parón.
TRANSCRIPCIÓN EN EUCARIOTAS  En eucariotas existen más de un RNA polimerasa.
Nucleolo Nucleoplasma Mitocondrias/Cloroplasto s  Cada grupo de genes transcritos por las RNA polimerasa I, II o II tienen un promotor característico.
 La expresión génica se da continuamente en las células, por tanto las RNA polimerasas son muy numerosas, porque hay una gran actividad de transcripción. También hay incluso en la síntesis de DNA.
FASES DE LA TRANSCRIPCIÓN EN EUCARIOTAS Inicio:  Los genes en eucariotas no se reconocen directamente por el RNA polimerasa. Lo primero que interacciona con el RNA polimerasa son los factores de transcripción (GTF) que son bastante generales. Una vez ellos han reconocido y han marcado al promotor, interaccionan con la RNA polimerasa.
 La polimerasa no actúa directamente con el promotor.
 En eucariotas los promotores son más complejos pero se basan en lo mismo.
 Forma parte del inicio para que se dé una correcta transcripción del segmento.
 Hay genes que se expresan en unos momentos y otros que se expresan en otros.
 El promotor basal  aquellas secuencias que son necesarias para iniciar la transcripción, aunque no sea el fragmento el que se tenga que transcribir  reconocido por RNA pol II.
 El promotor basal es un conjunto de inicio de la trasncripción formado por:  Regiones imprescindibles, que son los códigos de promotor.
 Contra más factores, más secuencias son necesarias para la unión del RNA polimerasa.
 TFIID  factor de transcripción basal para la RNA polimerasa II.
 La mayoría de estos factores de estructuras complejas, están formados por múltiples unidades.
 Ejemplo TFIID, está compuesto por 11 subunidades.
 Una de las subunidades que interacciona en primer lugar es el TBP, es la proteína que reconoce la caja TATA y permite que la situación de este factor sea precisa y correcta para el promotor.
1. TFIID reconoce mediante la TBP la TATA BOX del promotor.
2. TFIIA, TFIIB y RNA polimerasa, se unen con ayuda de un mediador al promotor.
3. Otros factores como TFIIF /E / H se unen y acaban de formar el complejo PIG.
 PIG complejo de la iniciación de la transcripción.
 PIG cerrado  PIG abierto. Han sucedido varias cosas.
 RNA polimerasa sufre fosforilación en el extremo 5` = C- terminal  UTP, ATP, CTP, GTP.
 Se produce también la disociación de la mayoría de los factores de transcripción.
 Desnaturalización de las cadenas de DNA.
 Estos cambios permiten que la RNA polimerasa comience a adicionar ribonucleótidos usando una de las cadenas molde.
Terminación de la transcripción por RNA polimerasa II  La terminación se da cuando se encuentra una secuencia AATAAA, que es una secuencia de poliadenilación.
 Cuando se transcribe esta secuencia a RNA se añaden los factores CPSF i CatF  para la transcripción y RNA se separa.
 CatF  se desprende  CPSF  permanece unido Modificaciones posteriores del RNA PROMOTORES DE LOS GENES TRANSCRITOS POR POLIMERASAS  RNA pol I  el promotor incluye el nucleótido +1, reconocido por SL1 (con diferentes subunidades entre ellas la TBP.
 A parte incluye una región que interactúa con 2 factores UBF  contactan y regulan la RNA pol I.
 RNA pol III  tiene tres tipos de promotores.
 Tipo 1 y 2  promotores después del startpoint.
 1 está más lejos que 2.
 Tipo 3  promotores antes del startpoint  Los RNA poli se situan en promotor mediante un factor que contenga TBO.
 Muchos RNA sufrirán moficaciones para ser funcionales  pre-mRNA  RNA.
 tRNA, mRNA, rRNA  son necesarios para la expresión génica.
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