|
Transcripción y promotores procariontes y eucariontes |
||||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||
|
La transcripción es un proceso enzimático no autocorrector de síntesis de RNA a partir de la información contenida en el DNA. Este proceso ocurre con la polaridad 5’ a 3’ y requiere como precursores a los 4 NTP (ATP, GTP, CTP y UTP). Los principales productos transcripcionales son los RNA mensajeros (RNAm), RNA de transferencia (RNAt) y RNA ribosomales (RNAr). En el DNA la información está contenida en los genes, que son una secuencia de DNAds. Para que el gen pueda transcribir la secuencia codificadora, debe incluir una secuencia reguladora conocida como promotor y una señal de término de la transcripción.
Seudogenes son genes para los cuales no se les conoce producto. Ej. Gen que no posea secuencia promotor. De esta doble hebra sólo una hebra actúa como templado. Se dice por lo tanto que la transcripción es asimétrica, en comparación con la replicación, que es simétrica porque ambas hebras se replican. En el gen se encuentran por lo tanto la hebra templado ó molde, y la hebra complementaria al molde que recibe el nombre de hebra codificadora. La secuencia del producto transcripcional será complementaria a la secuencia de la hebra del gen que actuó de templado, y será idéntica a la hebra del gen complementaria al templado ó hebra codificadora, con la salvedad que donde se encuentra T en el DNA se ubica U en el RNA. El producto que se obtiene inmediatamente después de la transcripción se denomina transcripto primario.
Transcripción en procariontes Este proceso es realizado por una sola enzima, que reconoce el inicio, inicia la transcripción, elonga y termina. Además, es la misma enzima la que transcribe los RNAm, RNAt y RNAr. Esta enzima se presenta en dos formas funcionales: como holoenzima y como apoenzima ó enzima mínima. La holoenzima está compuesta por las siguientes subunidades: 2a , b , b ’ y s y tiene un peso molecular aprox. de 500.000 daltons. Esta enzima participa en el reconocimiento de sitios de inicio de la transcripción ó promotores. La apoenzima
es una holoenzima que carece del factor
sigma, y es la encargada de la elongación y término de
la transcripción. Etapas de la transcripción: 1. Reconocimiento RNA polimerasa holoenzima – promotor La secuencia de bases de todos los promotores se enumeran desde el sitio de inicio de la transcripción "hacia atrás" con el signo – y además por convención se denominan "río arriba" (upstream). En promotores procariontes se distinguen 2 secuencias consenso: secuencia –35 y secuencia -10 En la posición –35 se encuentra centrado un hexámero TTGACA En la posición –10 se encuentra centrado un hexámero TATAAT, secuencia rica en A y T, llamada caja TATA ó secuencia Pribnow. En el reconocimiento de la RNA polimerasa con el promotor, primero la holoenzima reconoce la secuencia –35 y forma un complejo binario cerrado. Luego reconoce la posición –10 y forma un complejo binario abierto. El principal factor sigma de E.
coli es sigma 70 , proteína de 70.000 daltons. La existencia
de otros factores s permite a la célula transcribir genes específicos.
Por ejemplo, los promotores de genes que codifican para proteínas
de choque térmico son reconocidos por s 32 2. Inicio Se forma el primer enlace fosfodiester
entre el grupo 3'OH del primer ribonucleótido y el grupo 5'P alfa
del segundo ribonucleótido. Así, el producto de RNA crece
con la polaridad 5' a 3' (porque el primer ribonucleótido tendrá
un grupo 5'P libre y el segundo ribonucleótido irá dejando
siempre su extremo 3' OH libre). El RNA formado permanece unido por complementaridad
de bases y de manera antiparalela con la hebra de DNA que actúa
de templado. 3. Elongación Se libera el factor sigma y la RNA apoenzima es la encargada de la elongación del producto transcripcional. A medida que la enzima avanza a lo largo del DNA, este va separando sus hebras, de manera que la enzima pueda incorporar la base complementaria al templado. El producto de RNA sólo permanece unido al templado a través de una secuencia corta. El extremo 5' del RNA creciente va quedando libre. Al avanzar la enzima, se renatura
la secuencia de DNA que va quedando detrás de ésta.
4. Término Se han descrito dos términos de la transcripción, dependiente e independiente del factor rho La proteína rho es un hexámero que se une a la hebra creciente de RNA y se desplaza conforme el RNA se va elongando. Cuando este factor "alcanza" a la polimerasa el proceso de transcripción se detiene, liberándose el RNA, la polimerasa y reformándose el duplex de DNA.
En el término independiente del factor rho, al final del gen existe una secuencia palíndrome que antecede a una secuencia de A en la hebra templado. Al transcribirse estas secuencias, el producto de RNA queda unido al DNA a través de un heteroduplex poli(U) - poli(A) el que precede a una estructura tipo horquilla en el mismo RNA (se forma por efecto de la transcripción de una de las hebras del palíndrome). Este complejo es inestable y se desensambla. Se libera el RNA, la polimerasa y se reforma el duplex de DNA.
En procariontes, los RNAm son inmediatamente funcionales, por lo que es posible acoplar los procesos de transcripción con la traducción.
Los RNAt y RNAr se obtienen como precursores, que después de ser modificados post-transcripcionalmente permiten que las moléculas de RNA adopten las estructuras secundarias y terciarias necesarias para obtener las moléculas funcionales maduras. Existen 3 clases de RNAr en procariontes:
5s, 16s y 23s los que son transcritos en un solo precursor y procesados posteriormente,
originándose así las moléculas de RNA en la proporción
de 1:1:1, necesarias para la construcción del ribosoma. Transcripción en eucariontes Se han identificado 3 RNA polimerasas.
Son enzimas más complejas que la RNA polimerasa procariontes, formadas
por 2 subunidades grandes y 10 - 15 subunidades menores
La RNA polimerasa I transcribe un producto conocido como pre RNAr 45s, que contiene la información para los RNA ribosomales 5.8s, 18s y 28s. Estos genes se encuentran repetidos varias veces en el genoma, por ejemplo en Drosophila melanogaster están repetidos 130 veces y se disponen en tandem en los cromosomas sexuales X e Y. Al transcribirse estos genes se observa al microscopio electrónico una zona electrónicamente densa dentro del núcleo conocida como nucléolo. El gen del RNAr 5s es transcrito por la RNA polimerasa III, y se localiza en un punto distinto del genoma. En D. melanogaster se localiza en el cromosoma 2. La RNA pol.II sintetiza preRNAm y la RNApol.III sintetiza preRNAt y RNAr5s. Estos productos transcripcionales requieren ser procesados dentro del núcleo, y sólo una vez maduros salen al citoplasma, que es donde va a ocurrir la síntesis de proteínas. En este procesamiento son eliminadas secuencias extras de RNA presentes en el transcripto primario. Estas secuencias permanecen dentro del núcleo, no salen al citoplasma y reciben el nombre de RNA nuclear heterogéneo (RNAhn) Las RNA polimerasas eucariontes requieren de factores transcripcionales (TF) para unirse a sus promotores.
La unión RNA polimerasa con promotor ha sido mejor estudiada para la pol. II. Existen a lo menos 3 elementos (secuencias) cis-actuantes que se requieren para un inicio eficiente. Cis-actuante significa que debe el elemento regulatorio estar localizado en la misma hebra que está regulando (cis viene de la nomenclatura química). El primero de estos elementos es la caja TATA ó caja Goldberg-Hogness, en posición -25 del promotor. Su secuencia y función es análoga a la caja TATA -10 de promotores procariontes. El segundo de estos elementos, localizado entre las posiciones -50 a -500, dependiendo del sistema, es la caja CCAAT (su deleción incide en una drástica disminución de la transcripción). El tercer elemento corresponde a regiones de DNA llamadas intensificadores, de localización variable, ríoarriba ó ríoabajo. Modulan a distancia la transcripción. Son esenciales para un inicio eficiente de la transcripción. También existen factores trans-actuantes que facilitan la unión de la polimerasa al templado, y por lo tanto, el inicio de la transcripción. Son los factores de transcripción (TF). Los TF son esenciales porque la RNA pol.II no puede unirse directamente a su promotor (como ocurre en procariontes). En sistemas humanos han sido bien caracterizados, y se denominan TFIIA, TFIIB, etc... Cada uno de ellos puede estar constituido de subunidades. Aquellos que se unen a la caja TATA también se denominan TBPs ó "TATA binding proteins". Por ej., TFIID es TBP. TFIID contiene 10 subunidades. Después que se une al DNA, se unen a lo menos otros 7 TF formando un complejo de pre-inicio, uniéndose posteriormente la RNA polimerasa II. Estos factores estarían realizando la función del factor sigma procarionte. La formación de un complejo cerrado y posteriormente de un complejo abierto sería similar a como ocurre en procariontes Así, un promotor prototipo para la RNA pol. II tiene un diseño modular donde existen elementos intensificadores y también elementos silenciadores. |
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)