Transcripción del ADN

La clase pasada básicamente vimos la

mantención de la información, sus procesos

biológicos informativos. Hemos tratado de

ejemplificar que la replicación mantiene la

información. Lo que nos interesa ahora es

expresar esa información en el ADN esa

expresión generalmente se expresa en

proteína. No todos los genes codifican para

proteína, algunos lo hacen para RNA, hoy

veremos la expresión de la información para

expresar proteínas. 85 mil genes. Ahora

veremos qué pasa con los genes.

Nuestro genoma 30 mil millones de pares de base, de eso solo el 2% codifica

para proteínas. Entonces porque hacemos ese ejemplo? Lo enfatizamos

porque ese 2%, para mostrar que es un gen. Como lo visualizas? Que es para ti

un gen?

Sabemos que está en el ADN,

entonces si esta en el ADN lo

que podemos visualizar

inmediatamente es que el ADN

tiene una estructura línea,

porque la información que está

en el ADN es una información,

una secuencia lineal de

nucleótidos, por lo tanto lo que

tendré en el gen en algún

segmento información para

codificar proteínas, una

secuencia de nucleótidos y esa

secuencia de nucleótidos me

dará, ya que saben que en

tripletes / codones se hacen

proteínas. El gen es solo el

segmento que codifica para

proteína o algo más? Qué crees? Debería ser algo más, porque de esa

información cuando hablamos de la expresión de un gen en la transcripción

cuando la pasamos a otra molécula, y tendremos parte de esta información

que será transcrita a ARNm y entonces lo que pasara es que copiaremos

parte de esa información en la mol de RNA, entonces iniciaremos el proceso

de transcripción por ese nucleótido. La pregunta es la siguiente, que es el gen?

Todo o la parte de la proteína? Y lo que les tiene que quedar claro es que el

concepto de gen que tienes que tener es que el gen es lo mismo que unidad

trasncripcional. Que es un gen? Es información que tenemos en el ADN que

transcribe. Pasando a ARNm eso lo hace el gen. Todos los elementos que

permiten expresar la información,. Porque el proceso ocurre en el nucleótido

+1 que se posiciona la RNA polimerasa, el sitio activo de la enzima (el sitio físico

de la catálisis) se posiciona en ese nucleótido que se denomina mas 1 y desde

ahí transcribe la información. Para poder expresar un gen físicamente tenemos

que localizar la enzima en el ADN y ella inicia la transcripción,

Lo que localiza el RNA polimerasa en ese sitio de transcripción son proteínas

asesorías. Como localizan al RNA

polimerasa? Tienen un segmento que

es capaz de unir al RNA, entonces son

capaces de reconocer secuencias del

ADN y forman un complejo

macromolecular cuya función es

fusionar al RNA polimerasa, para

comenzar la polimerización y la síntesis

de transcripción.

Aquí se forma una secuencia que se

llama “promotor”, cuando hablamos

de gen es más complejo, el gen no

solamente la parte que codifica

proteína, sino que son todos los

elementos genéticos que producen la

expresión de un transcrito, independiente del tipo de RNA que sea.

Que es el promotor? En el fondo del punto de vista estructural es una

secuencia de ADN que cuando veo la estructura del gel eucarionte por

ejemplo se ve la región del sitio de inicio de transcripción, el promotor son todo

lo lo que esta rio arriba que permite la expresión de ese gen.

El concepto es una secuencia de ADN, secuencia conservada porque son

reconocidas por proteínas que son factores de transcripción que tienen la

capacidad de reunirse con el ADN y forman complejos multi-proteicos cuya

función posiciona a la polimerasa en ese lugar para iniciar la transcripción.

Hemos hablado de la estructura de un gen, ahora hablaremos de la

transcripción en procariontes que es muy simple. Y luego el proceso de

transcripción en eucariontes que es más complejo.

La replicación es casi la misma en procariontes y eucariontes pero acá la cosa

se divide.

Entonces, este proceso de transcripción persigue una finalidad, que va a

hacer poder expresar la información transcritas traduciéndola a proteína que

hace una función dentro de la célula.

A pesar de que dijimos que codifica de proteínas en el ADN humano. En el gen

eucariontes hay intrones y exones, incluso elementos que son los LPC. Se

descubrieron cuando se estudiaron la enfermedad de la hemoglobina,

cuando no se expresa esa cadena de hemoglobina los eritrocitos se eliminan

antes de tiempo, habían personas que no la expresaban bien y se concluyo

que la información para codificar la proteína estaba mala. Encontraron que

los pacientes tenían problemas con la información para codificar la proteína y

ahí se provocaba el problema. Pero había pacientes que no presentaban esa

mutación. Sino que fue hacia los mecanismos que expresaban las proteínas y

ahí estaban los promotores malos. Sin poder hacer macro complejos y las

polimerasas no podrían transcribir.

Podemos tener mutación en la parte promotor del gen provocando

problemas de las proteínas.

Un tercer grupo de pacientes tenían falla control del locus, que están muy

corrientes arriba del gen, 100mil pares de bases, incluye la expresión de los

genes de abajo, la regulación de la expresión génica es muy amplio. Rio arriba

nos puede modificar la expresión de la región que se expresa, provocando

expresiones. Cuando vemos la estructura de un gen hemos definido el sitio de

inicio de la transcripción, el nucleótido más 1. El nucleótido adyacente del de

inicio de transcripción es el nucleótido menos 1. Ocurre que de ese sitio la ARN

polimerasa transcribe en ese sitio. Del promotor es corriente arriba.

Hay varios promotores, varios genes, haciendo varios transcritos. Hay regiones

que están arriba que controlan el locus. Que es otro elemento genético que

tiene un efecto en la expresión de los genes corriente abajo, eso es la región

controladora del locus que alteran la expresión rio abajo.

Eso es para que entiendan y tenga idea estructural de lo que es un gen en los

sistemas biológicos.

Transcripción en procariontes

Tenemos nucleótido más 1 y transcribiremos esa información dentro de ciertos

rangos. En el caso de los procariontes la cosa es simple. Nucleótido mas 1 y

menos 1 y lo que encontramos están los menos 10 y menos 35 elementos del

promotor que dirigen el RNA polimerasa en la transcripción.

Eso será reconocido por un factor de transcripción que se denomina sigma

que se asocia al ARNpolimerasa a ese sitio. Ocurrirá que el complejo factor

sigma polimerasa se une al ADN haciendo su apertura y la polimerasa hace la

transcripción del ADN.

Que hace el elemento menos 35 y menos 10? Que son estos elementos?

Primero tenemos que tomar en cuenta que en el ADN tenemos esa

información, si es importante se mantiene, sino no funciona. En el promotor de

un procarionte si aparecen múltiples genes, se estudio promotores que se

estudio que en el nucleótido menos 35 y menos 10 había una conservación de

ciertas secuencias, que eran nucleótidos mantenidos en esas zonas. Si ven el

promotor corriente arriba es que encontramos TTGGCA que esta conservado

en la mayoría de los procariontes. Lo mismo en la secuencia menos 10.

Secuencia conservada porque algo la tiene que reconocer, generalmente

proteínas, lo que encontramos es que el factor sigma es una proteína que

dirigirá la ARN polimerasa para la transcripción en procariontes.

El factor sigma reconoce los factores -35 y -10. El ciclo de transcripción

bacteria es que une el factor

sigma reconociendo las

secuencias en el promotor.

Entonces físicamente lo

reconoce y se une y dirige la

polimerasa a ese sitio. La

transcripción es nada más que

los elementos físicos en el ADN

para ser transcrito. Se produce

la burbuja de transcripción. Así

el ADN polimerasa cambia la

conformación e inicia la

transcripción. En todo el

proceso dirige el RNA

polimerasa a ese sitio, en el

posicionamiento se hace la

afinidad y fuerzas de proteínas. Se unen físicamente, se atrapan al sitio de

inicio de la transcripción, existiendo fuerzas del ARN polimerasa, transcribiendo

pequeños trozos de RNA, transcribe y se cae y así todo el rato. Se dice que la

enzima tartamudea, porque la enzima está tratando de escapar, pero los

factores de transcripción la atraen. La fuerza la hace transcribiendo, y se

escapa iniciando la elongación. Y transcribe hasta que aparezca una

estructura de horquilla que la desestabiliza y se libera el RNA y la polimerasa

busca otro sitio y así se transcriben los genes en procariontes.

Lo que hemos estados conversando es como se procesa la información

biológica, me parece que la clase pasada dijimos que la información

biológica esta en el ADN, que es una información línea conformada por letras,

que son nucleótidos en el ADN. Esa información para tener significado tiene

que expresarse, pasando por la transcripción. Que se transcribía trozos que son

copiados a una molécula de ARN y lo que ocurre que una vez que se expresa

se traduce a proteína. Dna paquetes de información que se tienen que

expresar.

Concepto de gen: unidad trasncripcional.

Expresión de genes en eucariontes, acá la cosa se complica porque el

concepto de gen todo lo que necesitamos para expresar, tienen una

estructura diferente. En eucariontes la información está intervenida por una

secuencia que se denominan INTRONES que se hace la analogía que

interviene un mensaje. Cuando expresamos esa información veremos el sitio de

inicio, transcribiremos intrones y también los elementos que están en el ARN

mensajero maduro. Cuando visualizamos el RNA , veremos ciertas partes que

son elementos que estarán presentes en el ADN maduro., siendo procesado

siendo un ARNm maduro, sin intrones.

Cada cuadrado es representa un gen de eucarionte. Antes del gen esta la

caga tata que se une los factores de transcripción, y se forma un complejo

que se denomina mediador hecho de proteína que posiciona la

ADNpolimerasa para que parta la transcripción de un gen en eucarionte.

Lo que hace la polimerasa es que se pone en el sitio y transcribe. Se procesa

para eliminar los intrones. El procesamiento es lo primero que le ocurre al RNA.

El RNA sufrirá varias modificaciones que se denominan POSTERIOR

trasncripcional. A diferente de los procariontes.

Lo primero es que el extremo 5`se introducirá una modificación típica que es el

capuchón de 7 metil-Guanilato.

2 modificación empalme de los exones (eliminación de intrones)

Y finalmente le pasa la polialinacion, (cambios estructurales al transcrito

primario)

En la estructura de los genes esta la ATAA y cuando se traduce queda AUAA

polialinacion, la transcripción no termina ahí. Cuando aparece esa señal hay

factores de cortes que cortaran entonces queda 3`hidroxilo, donde queda

una proteína que se llama poliadenilpolimerasa (poli aaa, 200 para estabilizar)

Cambios necesarios para estabilizar el mensaje, y transportarlo

Eso será traducido por ribosomas produciendo una proteína, transportado a

través de poro nuclear al citoplasma.

Resumen: que lo que pasa, cuando describimos un proceso del punto de vista

conceptual tienen principio y final, cuando nosotros decimos que el proceso

de la transcripción comienza cuando, los factores fmacromulaores escapa del

reclutamiento y empieza a transcribir (ADN polimerasa) la wea tiene que

terminar pero en realidad no se sabe donde tiene que terminar.

Lo que sí se sabe es que en el proceso de transcripción hay una etapa en la

cual en donde aparece una secuencia ATAA .z reclutara mecanismos en el

RNA para cortar el enlace fosfodiester y queda 3`hidroxzilo que es la base

para reclutar la poli adenil polimerasa que es una rnapolimerasa que funciona

sin templado y añade nucleótidos de adenina al final.

Entonces el mensajero maduro es un transcrito con 3 modificaciones posterior

trasncripcionales.

El tercero se llama poli adenilacion,

Cuando el transcrito esta modificado con esas 3 weas se transporta para su

posterior traducción en el ribosoma.

Secuencias de stop. Diferente traducción es un proceso, y la transcripción es

otro proceso, se confunden entre ambos. Como sugerencia les recomendaría

que hicieran una tabla de diferencias para no confundirse del punto de vista

conceptual.

El mensaje en su interior tiene la información para codificar la proteína, no es

todo el mensaje solo es la región central. Tiene región no traducida 3`upr.

Esta la región promotar del gen donde se unen los factores de transcripción.

En esa región de promotor son diferentes algunos son modulables, los

receptores nucleares de las hormonas estiroidales son modificados con un

ligando. Esas regiones se unen los diferentes regiones de transcripción,

reclutando a la RNA polimerasa ,. Dentro de su estructura tienen dominio c

terminal que es fosforilado cuando es reclutado al sitio de inicio es fosforilado

por factor H. que abre y fosforila la polimerasa y el ADN.

Una vez que es fosforilazada empieza el inicio de la transcripción,

Son proteína muy afines esta la caja tata, formando un complejo, hay

proteínas corriente arriba que pueden aumentar o disminuir la transcripción, el

complejo mediador y la polimerasa se recluta y empieza la síntesis

Cómo funciona el proceso?

En un gen que expresaremos son diferentes elementos genéricos en el

promotor. Lo primero que se une mil o 2 mil kilobases del sitio de transcripción

esta la proteína mediador. Complejo extremadamente grande más de 50

proteínas que interacciona con ADN polimerasa 2.

Mediador- >dna polimerasa 2-> se recluta resto de factores , después factor H

que fosforila rna polimera para iniciar la transcripción

Lo que pasa después es que después que la rnapolimerasa reclutada

transcribe

Hay factores que estimulan e inhiben, intensifican y represan.

Represores ponen al mediador en una conformación que no puede reclutar

polimerasa y el gen desmulle su expresión.

Como funciona?

Tenemos la región promotora que se unen

a factores de transcripción, reclutando

mediador y una vez que esta factores de

transcripción, polimerasa fosforilada en c

terminal y una vez que lo hace se

comienza la transcripción.

A medida que ADN se sintetiza hay

factores y ahí se hacen 3 modificaciones.

Splice sosoma que saca intrones del

mensajero polialinacion a tail lo cortan.

Después se une a proteína para

protegerlo de las nucleases y el RNA se

transporta en el citoplasma. Después se

une factor de incio de traducción en el

5`periminetodo reclutamiento de

subunidad menor de ribosoma con un

codon aug y comienza la síntesis de

proteína. A medida que se traduce la poli

a y después se degrada y la información

se degrada.

Factores de transcripción solo son proteínas con diferente estructura y

morfología que reconocen secuencias especifica. Formando complejos

macromoleculares, capaces de reconocer la secuencia de DNA.

Con respecto a la transcripción en sí, básicamente en eucariontes hay 3 RNA

polimerasa, la ARN polimerasa 2 transcribe todo los genes que codifican para

proteínas pero hay genes que no codifican para proteína como RNA

ribosomales y de transferencia , se tienen que expresar pero producto final de

weas moleculares.

Rna ribosomal rna polimenrasa I. y la rna polimera III rna cortos de transferencia

y los rna ribosoma de 5s , también transcribe RNA pequeño nucleonales.

Que son? Donde participan?

Hemos hablado mucho que el proceso de transcripción va a sufrir 3

modificaciones posterior trasncripcionales,

Capuchón-:; marca en el 5`de ese mensaje , cuando vemos la transcripcion

en procariontes no sufre modificaciones se transcribe y expresa. Eucariontes es

más complejo.

Este mensajero con guanocina en el 5`a través del puente 5`5`3fosfato. Esa es

la parte que se introduce atreves de 4 a 5 reacciones enzimáticas, quienes

introducen las modificaciones?

Factores y enzimas unidas en el RNA polimerasa en el dominio c terminal.

Aparece el RNA siendo modificado inmediatamente con estos elementos. En

realidad el RNA inmaduro nunca existe el proceso pasa simultáneamente.

La otra modificación es la eliminación de intrones, llama mucho la atención

porque tenemos intrones, lleva a pensar que como somos más

“evolucionados” somos más complejos pero no es así, en el eucarionte ha

guardado la información, desde el punto de vista energético se ve el gen del

factor de coagulación, la polimerasa para expresar el gen tiene que transcribir

mas intrones que exones, pero porque la célula hace esos gastos?

Porque nuestro genoma tiene solo 35mil genes, chico para la complejidad

proteína. Lo que ocurre es que un mismo gen se transcribe y se expresa de

forma diferente, hay empalme alternativo haciendo isoformas de la misma

proteína.

Cuando se hace los diferentes transcritos de la tropomiosina en diferente

músculos celulares todos expresan el segundo exón y en este caso el segundo

solo en el liso y así se ven cambios , así la célula innova produciendo

combinaciones., produciendo proteína diferente pero con modificaciones

chicas con funciones especificas para determinado tipo celular

De esa manera se cree que en promedio cada gen en nuestro genoma da 6

proteínas en promedio, a veces hay más de 1000 isoformas. Ósea 200 mil

proteínas solamente por consecuencia por empalme alternativo, sumar

modificación por fosforilacion y glicosilacion seria como un millón de proteínas

solamente de 35 mil genes. Eso constituye el splicing

Que lo produce?

Es una maquinaria que hace el empalmosoma que participa una partícula

ribonucleoproteica con RNA nuclear pequeño identificando donde axón

intron dirigiendo el empalme del exón. Nucleopoarticula lo hace 2 veces y se

produce una trasnesterificacion, lo que ocurre es que se corta el enlace

fosfodiester y el extremo se suma con la adenina y es la primera

trasneterificacion y se forma el lazo y en la segunda el exón 1 se une con el

exón 2 y así se elimina los intrones. Posterior mente la estructura de lazo se

degrada.

Como la célula determina que intron sacar o no, se está investigando.

La última modificación es el corte del mensaje y la polialinacion. Cuando esta

la señal, se hace el corte unas 20 bases mas abajo Los factores de corte y

factores de anilancio aoa y poly adenil polimerasa PAP añade adenina al

extremo 3` hidroxilo al mensaje. Y así el RNA se protege para se transportado

al citosol por poro nuclear al citoplasma donde es traducido finalmente a la

proteína.

Hemos terminado la transcripción de

genes.

Trasnesterificacion. -> eliminar intrones partículas ribonucleotidas, borde intron-

exón, se repclutan factores u1 u2 u4 u5 u6 proteínas con RNA , que reconoce

borde intron-exón, formando complejo y se rechequea se forma una

estructura 3d quien cataliza el splicing es el RNA mismo, auto splicing.

Vestigio del mundo prebiótico, el mecanismo tiene que haber un corte

quedando un 3`hidroxilo reaccionando con adenina con poli a haciendo

estructura del lazo, el 3`hidroxilo reacciona con el otro borde del otro exón y

hace el enlace fosfodiester.

Función poli adenil adelinaza, 3`q se introdujo el corte.

Una salvedad, para explicar la diferente entre eucariota y procariota ,

cuando encontramos RNA mensajero de procarionte información para

codificar solo 1 proteína, cuando se transcribe son capaces de transcribir los

poli sintrónicos,. En el mensajero en el procarionte información para más de

una proteína,. Son genes policistronicos en procariontes. Eucariontes es

diferentes monocistronicos.