TEMA 3. CONTROL POST-TRANSCRIPCIONAL (2014)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Genética - 2º curso
Asignatura Biologia Molecualr de Procariotes
Año del apunte 2014
Páginas 9
Fecha de subida 15/11/2014
Descargas 16
Subido por

Vista previa del texto

CONTROL POST-TRANSCRIPCIONAL CONTROL DE LA SÍNTESI DE LES PROTEÏNES RIBOSOMALS Hi ha dos grups de controls post-transcripcionals: - - Control de la vida mitjana de les proteïnes: quan es degraden. Això pot fer que hi hagi més concentració o menys d’una proteïna en una cèl·lula, i que la concentració sigui més baixa o més alta que el que s’està transcrivint.
Control de la síntesi de proteïnes ribosomals.
Els ribosomes d’E. coli estan formats per: - 22 proteïnes ribosomals a la subunitat 30S (de S1 a S22). (S de Small).
34 proteïnes ribosomals a al subunitat 50S (de L1 a L34). (L de Large).
Els gens d’aquestes dues subunitats s’agrupen en unitats transcripcionals grans.
Els ribosomes procariotes no funcionarien en cèl·lules eucariotes: - Control de les proteïnes ribosomals Les proteïnes ribosomals, a nivell transcripcional, tindran el control de la resposta astringent, que farà que es disminueixi la seva expressió. Això és perquè els ribosomes són molt grans, cal molta energia per sintetitzar-los, i en un medi amb pocs recursos la cèl·lula no es pot permetre gastar tanta energia.
Les proteïnes ribosomals tenen molta afinitat per l’rRNA, i també pel seu propi mRNA. Quan hi ha rRNA, com les proteïnes ribosomals hi tenen afinitat, s’hi uneixen i formen els ribosomes.
Quan la concentració de rRNA és baixa a la cèl·lula, o no n’hi ha de lliure perquè tot està unit ja a proteïnes ribosomals, aquestes tindran afinitat pel seu propi mRNA, i s’hi uniran. Però no s’uneixen a qualsevol lloc, sinó que ho fan en unes seqüències que hi ha molt a prop del RBS del mRNA que les codifica, així que es diu que és com si s’unissin al RBS. Sobretot s’uneixen al primer RBS, però també una mica als altres.
Si la seqüència d’interacció de les proteïnes ribosomals fos el RBS, aquestes es podrien unir a tots els RBS de la cèl·lula, i això seria un desastre. Per això hem de tenir clar que s’uneixen a unes seqüències que estan a prop dels RBS, però no als RBS en si.
En unir-se als RBS, no hi haurà traducció a proteïnes. És un control post-transcripcional perquè hi ha hagut d’haver transcripció perquè es pogués fer.
Quan la cèl·lula torni a estar en un medi amb nutrients, es tornarà a sintetitzar rRNA, llavors les proteïnes ribosomals s’hi uniran i deixaran lliures els RBS que estan tapant, de manera que es començaran a transcriure i a traduir més proteïnes ribosomals. En pocs segons, es pot augmentar el nombre de ribosomes, les cèl·lules poden respondre ràpidament al canvi de medi.
Aquest control, com és de resposta astringent, depèn de ppGpp.
SMALL RNA (sRNA) És un RNA regulador que modula l’expressió gènica. Determina la traducció dels transcrits i la seva velocitat, i també ajusta la velocitat de degradació d’aquests.
Els sRNA tenen estructures secundàries molt marcades, ja que generen molts loops.
- Mecanisme de funcionament En el següent esquema, els sRNA estan codificats per les caixes blaves. Aquests gens es troben en un tros de DNA que també està codificant per un gen, però l’altre gen es troba en l’altre monocadena. Llavors, l’sRNA és complementari amb el transcrit del gen.
Quan l’sRNA s’uneix al mRNA del gen bloqueja algunes de les seves seqüències senyals. Per exemple, s’uneix al RBS, i d’aquesta manera, pot bloquejar l’acció del ribosoma. A més, aquesta interacció vehicula la degradació d’aquest mRNA. Per què? Quan el sRNA s’uneix a un mRNA es forma un RNA de doble cadena, que és detectat pels mecanismes de control cel·lulars. No és normal tenir RNA de doble cadena a la cèl·lula, de manera que es degrada.
Si els sRNA s’uneixen als RBS, vol dir que es podrien unir als de tota la cèl·lula, i llavors no seria una regulació, sinó que tots els gens tindrien la traducció reprimida. Però de fet la zona d’interacció del sRNA és més gran que l’RBS, és a dir, també inclou les regions que rodegen un determinat RBS. Per això, l’sRNA només es pot unir a alguns RBS.
Els sRNA no tenen sempre un efecte negatiu però. Depenent de com interaccionin també poden tenir efectes positius. Això s’aconsegueix amb diferents plegaments.
Al llarg dels pocs anys que s’han estudiat els sRNA, s’ha vist que perquè els sRNA interactuïn amb el mRNA és necessària una proteïna que fa que la interacció sigui estable i l’sRNA no es desuneixi. Aquesta proteïna és la Hfq. S’ha observat que en alguns sRNA aquesta proteïna no interactua, però se sospita que això pot ser perquè hi hagi més d’un tipus de proteïna Hfq i no s’han descobert totes.
Hi ha mRNAs que en transciure’s generen un loop que amaga la seqüència RBS. D’entrada aquest mRNA es controla a si mateix i fa que no es pugui expressar, ja que el ribosoma no es pot unir a la seqüència RBS i no es tradueix.
Si el sRNA reconeix aquestes seqüències, pot fer que el loop canviï de conformació i la seqüència RBS quedi lliure. Ara el transcrit es pot traduir. L’acció d’interacció del sRNA amb el mRNA és exactament la mateixa que en el cas del control negatiu, però ara és positiu.
El que fa l’sRNA en el cas positiu és que es degradi la part del principi de la seqüència que creava el loop (la degradació es fa sempre de 3’ a 5’, del final del transcrit al principi), de manera que ja no es podrà formar més el loop, tot i que no estigui l’sRNA unit.
Regulació negativa: 1.
Fent inaccessible la regió RBS del mRNA als ribosomes.
2. Estabilitzant estructures secundàries del mRNA regulat.
Regulació positiva: Fent accessible el RBS als ribosomes.
- Sistemes complexes d’activació que impliquen la participació de més d’un sRNA Hi ha una unitat transcripcional, i un sRNA GlmY que n’incrementa l’expressió. Llavors pot semblar que el seu mRNA tenia un loop que amagava l’RBS, i aquest sRNA l’alliberava. Però en realitat no es veia que hi hagués interacció entre l’sRNA i el mRNA. La majoria dels autors deien que el model no era viable, que no podia ser que hi hagués un control positiu.
Però sí que hi havia un loop que amagava l’RBS.
La qüestió és que hi havia dos sRNAs molt semblants. GlmZ era actiu i s’unia al RBS, però podia ser processat per enzims, de manera que s’eliminava la regió d’interacció amb l’RBS i llavors passava a ser inactiu.
GlmY s’assemblava en estructura al GlmZ. L’enzim que degrada GlmZ també degrada GlmY. De fet, si hi ha GlmY el prefereix i deixa lliure el GlmZ, perquè tingui el seu efecte sobre el mRNA.
Per tant, la presència de GlmY feia que la unitat s’expressés, però no era l’sRNA que s’unió al RBS de la unitat transcripcional.
GlmY també té unes unitats transcripcional en les quals té una caixa on es pot unir. En aquest cas GlmZ fa de competidor i pot semblar que indueixi el sistema.
El sRNA estan codificats en la unitat transcripcional que regulen, però també poden regular altres unitats, no només aquesta.
- Complexitat de les xarxes de regulació gènica Els sistemes sRNA se solapen amb els estimulons, els regulons i els modulons. Els altres sistemes feien el control a nivell de transcripció, i els sRNA a nivell de traducció.
Un regulador, alhora, pot regular la transcripció dels sRNA, que a nivell de traducció regularan l’expressió d’altres gens. Llavors aquest regulador pot estar regulant a nivells posttranscripcionals indirectament.
ALTRES MECANISMES DE CONTROL Tots els controls de l’expressió poden donar-se alhora.
- - Codó usage: és l’ús de codó de cada microorganisme. Un aminoàcid pot ser codificat per diferents codons. Les cèl·lules tenen preferència per utilitzar un codó i no un altre. Per què un més que un altre? Pel percentatge de G-C (si el percentatge de G-C és alt, els codons acostumaran a ser els continguin guanina o citosina).
Many factors: aquí hi ha incloses totes les modificacions de la cromatina. Acetilacions, metilacions...
Ús de codó: Un dels codons que codifiquen per la leucina és l’UUG, però s’utilitza molt poc dins la cèl·lula.
Quan mirem on es troben aquests pocs codons, veiem que formen part dels gens que codifiquen per proteïnes de fímbries, flagels, sèrum resistent... Per tant són proteïnes relacionades amb la virulència.
D’aquesta manera els gens estan associats a nivell funcional. La cèl·lula pot controlar l’expressió del tRNA específic pel codó UUG i així controlar a nivell de traducció l’expressió de les proteïnes que tinguin aquest codó. Com totes estan relacionades en la mateixa funció, en realitat s’estarà controlant la funció en si.
Alhora, els gens de tRNA estan controlats per molts regulons.
Les illes de patogenicitat són conjunts de gens relacionats amb la patogenicitat que estan tots regulats pel mateix tRNA.
Susana: llista que demostra que això que dic no és tonto: ...