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TRANSCRIPT
TRANSCRIPCIÓN
DOGMA CENTRAL
Estructura química del RNA
cadena sencilla
…el uracilo se aparea con la adenina
…el uracilo está en lugar de la timina
En el RNA…
Dúplex Región de cadena sencilla
Tallo - asa Protuberancia
Burbujas internas
Desapareamiento, simétrica, asimétrica
Juntas
Tres tallos, cuatro tallos
El RNA puede presentar diferentes tipos de estructura secundaria
La transcripción es el proceso por el cual se sintetiza RNA
mRNA
rRNA
tRNA
RNA mensajero, codifica la secuencia primaria de la proteína
RNA ribosomal, componente estructural del ribosoma
RNA de transferencia, adaptador entre mRNA y proteína
Producto de la transcripción: RNA de transferencia
Región
aceptora
Asa
anticodón
Tamaño: 75 – 80 nucleótidos
Producto de
transcripción:
RNA ribosomal
PROCARIONTES:
RNAr 23S: 2,904 nts.
RNAr 16S: 1,542 nts.
EUCARIONTES:
RNAr 28S: 4,718 nts.
RNAr 18S: 1,874 nts.
Producto de la transcripción: RNA mensajero
El tamaño de los RNAs
mensajeros es variable y
depende del tamaño del gen que
se transcribe.
La estructura de los RNAm es
variable y depende de la
secuencia.
El proceso de transcripción es la síntesis de RNA
siguiendo un molde de DNA
Micrografía electrónica de la síntesis de RNA ribosomal
Mecanismo de transcripción
•La enzima RNA polimerasa •DNA molde•Ribonucleótidos (trifosfatados) ATP, GTP, CTP, UTP.•Proteínas o factores de transcripción.
Para la reacción química de la transcripción se requiere
A diferencia de la replicación del DNA, en la transcripción...
• Solamente un fragmento de DNA, que corresponde a un gen, es copiado en RNA
• Sólo una de las dos cadenas de DNA es copiada a RNA
DNA Cadena codificante: 5‟-ATTCCGATGTACGAGG-3‟
DNA Cadena molde: 3‟-TAAGGCTACATGCTCC-5‟
RNA 5‟-AUUCCGAUGUACGAGG-3‟
La secuencia de la molécula de RNA que se sintetiza
a) es complementaria y antiparalela a la cadena molde
b) tiene la misma dirección y secuencia (U -> T) que la cadena codificante
La polimerización se lleva a cabo en dirección 5’ – 3’
La enzima que sintetiza RNA es la RNA POLIMERASA La enzima de E. coli está formada por 4 subunidades
: ensamblaje de las unidades y
unión al promotor
: Sitio catalítico
’: Se une al DNA y parte de la subunidad catalítica
: Reconocimiento del promotor específico
La estequiometría de subunidades en la
holoenzima es 2 '
Núcleo de la enzima
Cuando la subunidad se
asocia al núcleo se forma la
holoenzima
Modelo de la RNA polimerasa de E. coli a partir de los datos cristalográficos
Núcleo de la enzima 2Holoenzima 2
Solamente un fragmento de DNA, que corresponde a un gen, es copiado a RNA
Una de las dos cadenas de DNA es copiada a RNA
• ¿Cómo sabe la RNA polimerasa cuál de las dos cadenas usará como molde?
• ¿Cómo sabe la RNA polimerasa dónde comenzar a sintetizar?
• ¿Cómo sabe la RNA polimerasa donde terminar de sintetizar?
• ¿Quién abre la doble hélice de DNA?
La transcripción involucra tres etapas
•Inicio
•Alargamiento
•Terminación
• ¿Cómo reconoce la RNA pol el sitio para iniciar la transcripción?
• Es reconocido porque antes de él, hacia el 5’, hay una región llamada promotor
• Esta secuencia de DNA no se transcribe
• Sirve de señal de reconocimiento para que la RNA pol se una a esa región y lleve a cabo la transcripción
¿En qué sitio del gen inicia la transcripción?
El sitio donde se inicia la transcripción es el +1
5 –8 pb
• Secuencia -10 o caja Pribnow TATAAT Apertura de la cadena.
• Secuencia –35 TTGTCA Es la región de reconocimiento e interacción con el
factor de la RNA polimerasa.
Estructura de los promotores procariontes
Secuencias que se encuentran “corriente arriba” del sitio de inicio de la
transcripción. Hay secuencias muy conservadas en los promotores procariontes.
Secuencias consenso en promotores procarióticos
Caja TATA
La subunidad sirve como nodo para ensamblar la RNA polimerasa holoenzima y
esta función reside en el dominio N- terminal de la proteína.
El domino C-terminal de la subunidad interactúa con la región UP de los
promotores que la tengan.
Los promotores tienen orientación
La dirección de la transcripción de los genes puede variar en el cromosoma
¿Cómo reconoce la RNA pol cuáles genes debe transcribir?
Porque existen diferentes factores que reconocen promotores específicos:
Factores sigma
El factor sigma determina la iniciación
de la transcripción permitiendo que la
RNA polimerasa se una fuertemente al
promotor (COMPLEJO CERRADO)
La doble hélice en esa región debe
abrirse para permitir la lectura de la
secuencia formando el COMPLEJO
ABIERTO.
El factor sigma se disocia de este
complejo.
La RNA polimerasa tiene un canal
abierto al cual se une el DNA. Una vez
que se unen al DNA, los “dedos” de la
enzima se cierran alrededor del DNA.
RNA pol
Holoenzima
Complejo
cerrado
Complejo
abierto
Complejo de
elongación
Inicio de la transcripción
Sigma se
disocia
Las funciones de la subunidad
El factor sigma selecciona los genes a transcribirse al facilitar la unión entre la
RNA polimerasa y el promotor. Esta unión depende de la denaturalización local del
DNA que permite la formación de un complejo de promotor abierto
El factor se recicla, i.e. cuando se disocia puede ser usado por otra RNA
polimerasa.
Al unirse al promotor, la RNA polimerasa causa la apertura de al menos 10 - 17
pb de la doble cadena de DNA. Esta “burbuja” de transcripción se mueve con la
polimerasa exponiendo la cadena molde, de tal manera que puede ser
transcrita.
Factores sigma ( )
ATP
GTP
UTP
CTP
Sustratos
+ DNA
(como molde)
Polimerasa de RNA
dirigida por DNA(Mg++)
nPPi
5‟ 3‟pppApUpCpCpCpGpU…
RNA
(tipo, longitud y
secuencia de este RNA
dependen del gen de
DNA que se está
transcribiendo)
Alargamiento
1.- Se disocia la subunidad de la RNA polimerasa.
2.- Comienza la adición de ppp G o ppp A, en el extremo 5‟ del RNA naciente.
El RNA que se va copiando del DNA se llama transcrito
ESTRUCTURA DE UNA
CADENA DE RNA
Se añaden ribonucleótidos polimerizándose
la cadena a través de enlaces fosfodiéster (la
cadena va creciendo en la dirección 5‟ –> 3‟)
4.- La “burbuja de transcripción” va avanzando, por un lado se abre el DNA
duplex y por el otro se re-bobina.
5.- El RNA sintetizado va formando un híbrido (transitorio), con la
cadena 3‟ – 5‟ del DNA
Desplazamiento de
la polimerasa
3
5
5
3
5’ ppp RNA
naciente
RNA polimerasa
Hélice híbrida
RNA - DNA
3
Punto de
elongación
RebobinadoDesenrollado
Hebra molde
Hebra codificadora
Alargamiento
BURBUJA DE TRANSCRIPCIÓN
Alargamiento
La subunidad contiene el sitio activo de la RNA polimerasa donde se forman
los enlaces fosfodiéster
Hay dos sitios en el DNA que interactúan con la RNA polimerasa:
1. Un sitio de unión débil que involucra la zona del DNA desnaturalizada y el sitio
activo en la subunidad de la polimerasa. La interacciones son
principalmente electrostáticas.
2. Un sitio de unión fuerte que involucra al DNA río abajo del sitio activo y lo
conforman las subunidades y „ de la enzima.
La subunidad „ une dos átomos de Zn2+ que participan en la catálisis.
Esta subunidad se une fuertemente al DNA.
Terminación
Hay dos mecanismos de terminación de la
transcripción
1. Mecanismo dependiente de la proteína Rho
2. Mecanismo independiente de la proteína Rho
Mecanismo dependiente de
la proteína Rho (trans)
La proteína rho es un hexámero que
hidroliza ATP en presencia de RNA.
Se une al RNA que se está sintetizando y
se mueve en dirección al sitio de
síntesis. Desestabiliza al híbrido DNA
– RNA, facilitando así la terminación
de la transcripción.
Mecanismo independiente de la proteína Rho (cis)
La secuencia al final del gen contiene repeticiones invertidas que permiten la
formación de una estructura de horquilla en el RNA. Hay una región rica en
Adeninas, de tal forma que el híbrido DNA-RNA que se forma es débil y se
disocia.
La rifampicina bloquea la transición de
iniciación-elongación. Se une a la subunidad
en el complejo RNA-polimerasa promotor
una vez que se han incorporado dos o tres
nucleótidos a la cadena de RNA.
Inhibición de la transcripción en procariontes
La rifampicina es producida por Streptomyces sp.
La estreptolidigina inhibe a la RNA
polimerasa durante la elongación.