PROTEINAS QUE PARTICIPAN EN LA TRANSCRIPCION DE LOS SERES VIVOS

http://www.ucl.ac.uk/smb/werner/Research

TRANSCRIPCION

www.chemguide.co.uk

TRANSCRIPCION

Si el molde para la síntesis de ARN se obtuviera a partir de la cadena codificante, obtendríamos:

3´- U A C U U U C G A A G C U G G G C C C A U U C G A C A A G A A U U – 5´

N- Ile Arg Thr Ser His Ala Trp Ser Arg Phe Tyr – C y, ésta no es la información contenida en el gen!!!!

Pero en cambio, si la información del gen se obtiene a partir de la cadena molde (no codificante) tendríamos:

5´- A U G A A A G C U U C G A C C C G G G U A A G C U G U U C U U A G - 3´

N- Met Lys Ala Ser Thr Arg Val Ser Cys Ser STOP – C Esta información obtenida desde el ARN SÍ corresponde a la proteína codificada por el gen

5´- U U A A G A A C A G C U U A C C C G G G U C G A A G C U U U C A U – 3´

LOS FACTORES SIGMA (σ) QUE SE UNEN A LA ARN-

POLIMERASA PARA FORMAR LA HOLOENZIMA

Fac. σ Gen Masa (kDa)

Uso Secuencia -35 Separación Secuencia -10

σ70 rpoD 70 general TTGACA 16-18 pb TATAAT

σ32 rpoH 32 choque térmico CCCTTGAA 13-15 pb CCCGATNT

σ24 rpoE 24 choque térmico Se desconoce Se desconoce Se desconoce

σ54 rpoN 54 nitrógeno CTGGNA 6 pb TTGCA

σ28 fliA 28 flagelar CTAAA 15 pb GCCGATAA

http://fbio.uh.cu/sites/genmol/confs/conf2/p02.htm

ARN-POLIMERASA DE E. coli

http://rnametabolism.files.wordpress.com/2012/04/picture1.jpg?w=1024

SUBUNIDADES DE LA ARN POLIMERASA DE E. coli

Subunidad Size (kd) Función

Alpha (α) 36 Requerida para el ensamblaje de la enzima; es una proteína reguladora para el inicio de la transcripción.

Beta (β) 150 Une los NTP a la cadena que se está sintetizando. Funciona en la iniciación y la elongación.

Beta (β’) 155 Se encarga de la unión a la hebra molde de ADN.

Omega (ω) 10 Restaura in vitro la función de la ARN polimerasa para que de esta manera sea completamente funcional.

Sigma (σ) 70 Direcciona u orienta la enzima hacia la zona promotora.

http://rnametabolism.wordpress.com/category/26-1-dna-dependent-synthesis-of-rna/

SECUENCIAS PROMOTORAS

EN PROCARIOTAS

Promoter -35 Region Spacer -10 Region Spacer RNA start

trp operon TTGACA N17 TTAACT N7 A

tRNAtyr TTACA N16 TATGAT N7 A

lP2 TTGACA N17 GATACT N6 G

lac operon TTTACA N17 TATGTT N6 A

rec A TTGATA N16 TATAAT N7 A

lex A TTCCAA N17 TATACT N6 A

T7A3 TTGACA N17 TACGAT N7 A

consensus TTGACA TATAAT

http://biowiki.ucdavis.edu/Biochemistry/Binding/Binding_and_Control_of_Gene_Transcription/Specific_DNA_Binding_Sites

TRANSCRIPCION

EN PROCARIOTAS

www7.uc.cl

AUG GUG UUG

UAG UGA UAA

www7.uc.cl Modificado de

PROCESO DE TRANSCRIPCION

www7.uc.cl

A) ESTRUCTURAS DE BUCLES Y TALLOS, y

B) POR FACTOR RHO

www.guokr.com

A) B)

http://fbio.uh.cu/sites/genmol/confs/conf2/p02.htm

Transcripción de un gen

http://unlockinglifescode.org/media/images/444

ARN POLIMERASAS DE EUCARIOTAS

Enzima Localización Copias/cél Producto Actividad

polimerásica

Sensibilidad

a la

α-amanitina

RNA Pol I Nucléolo 40,000

pre-rRNA

(35-47s)

50-70% Ninguna

RNA Pol II Nucleoplasma 40,000

hnRNA

snRNA

(U1,U2,U4,U5)

20-40% Alta

RNA Pol III Nucleoplasma 20,000

rRNA 5S

tRNA

snRNA U6

RNA 7S

Otros RNA

de < 300 pb

~10% Específica de

especie

http://fbio.uh.cu/sites/genmol/confs/conf2/p03.htm

ARN POLIMERASAS DE EUCARIOTAS

www.siumed.edu

Transcripción de un gen

http://unlockinglifescode.org/media/images/444

TRANSCRIPCION

EUCARIOTA

recursostic.educacion.es

Estructura CAP y Metilación del

extremo 5´-

http://www.intechopen.com/books/current-issues-in-molecular-virology-viral-genetics-and-biotechnological-applications/rna-5-end-maturation-a-crucial-step-in-the-replication-of-viral-genomes

Estructura CAP y Metilación del

extremo 5´-

http://www.intechopen.com/books/current-issues-in-molecular-virology-viral-genetics-and-biotechnological-applications/rna-5-end-maturation-a-crucial-step-in-the-replication-of-viral-genomes

ARN trifosfatasa,

guanililtransferasa

y metiltransferasa

Poliadenilación del mARN

http://oregonstate.edu/instruct/bb451/spring14/stryer7/CH29/figure_29_31.jpg

PROCESAMIENTO DE LOS rARN RIBOSOMALES

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21729/

PROCESAMIENTO DE LOS tARN

Algunas bases nitrogenadas son

reemplazadas por dihidrouridine (D) y pseudouridine (ψ) -regiones en amarillo-

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21729/figure/A2985/?report=objectonly

El intrón de 14 nucleótidos (en color azul) en la región

anticodón del tARN es removido por escición.

La región de 16 nucleótidos (en verde) en el

extremo 5´- es escindida por una ARNasa P.

Los residuos de U en el extremo 3′- son

reemplazados por una secuencia CCA (en rojo).

TERMINACION DE LA TRANSCRIPCION EN EUCARIOTAS

• La ARN polimerasa II (que transcribe los mARN) puede terminar la

transcripción en diferentes sitios que se encuentran localizados a una

distancia de 0.5 – 2 kb corriente abajo de la cola poly(A) del mARN.

• La ARN polimerasa I (que transcribe los rARN) termina la

transcripción de estos genes mediante la unión de una proteína de

terminación que se une al ADN en una secuencia que se localiza

corriente abajo del gen. Este proceso es semejante al que ocurre en

bacterias con el factor rho. La diferencia es que rho se une al ARN y

esta proteína se une al ADN.

• La ARN polimerasa III (que transcribe los tARN) termina el proceso de

transcripción después de sintetizar una secuencia de poly(U). A

diferencia de lo que ocurre en bacterias con la formación de tallos y

bucles, aquí no hay ninguna formación de estructuras secundarias

pero la presencia de esta secuencia induce la separación del

complejo enzima- ADN-ARN.

https://www.youtube.com/watch?v=_-9pROnSD-A Video

Biogénesis de los small interfering RNA (siRNA) :

• Los transcritos que son capaces de formar ARN de doble hebra

(dsRNA) o que pueden formar estructuras de bucles con tallos largos

sirven como precursores de siRNA endógenos.

• Los pseudogenes que han sido transcritos en una orientación

antisentido producen ARN que se aparean con el mARN que se

obtuvo del gen en la orientación correcta, así como también se

pueden aparear con transcritos que se han derivado de secuencias

repetidas de carácter intergénico, que incluyen a los transposones.

• El procesamiento de los endo-siRNA require la participación de las

proteínas Dicer, mientras que el papel que juegan las proteínas que

se asocian a Dicer, como las Dicer-binding proteins (por ej., la TAR

RNA-binding protein –TRBP- también conocida como la TARBP2 y

PACT- también conocida como PRKRA) — permanece desconocido.

• Después de la maduración, los endo-siRNAs (de ~21 nucleótidos de

longitud son cargados en la proteína Argonauta 2 (AGO2). Además

no se ha establecido si los endo-siRNAs son cargados en algún otro

de los miembros de la familia AGO, como AGO1, AGO3 y AGO4.

• Los siRNAs exógenos (exo-siRNAs) se derivan de dsRNAs exógenos

por acción de la proteína Dicer–TRBP (or Dicer–PACT). Los exo-

siRNAs son cargados en AGO1, AGO2, AGO3 y AGO4. Sin embargo

sólo el complejo AGO2–siRNA funciona como RNA de interferencia

debido a que los otros miembros de la familia AGO han perdido

actividad de Slicer o de corte.

• Las proteínas de la familia Argonauta (AGO) se asocian al smallRNA (ARN pequeño) y

forman complejos ARN-proteína llamados RISC (RNA-Induced Silencing Complexes:

complejos de silenciamiento inducidos por ARN).

• Los complejos RISC usan los siRNAs como guía para silenciar de forma específica los ARN

mensajeros que contienen una secuencia complementaria a la del ARN guía. Los complejos

RISC inducen la degradación de los mensajeros o reprimen su traducción.

• En bacterias la molécula guía es ADN mientras que en humanos es el ARN (smallRNA). Las

secuencias de las proteínas AGO están bastante conservadas entre procariotas y

eucariotas.

http://medmol.es/moleculas/38/

https://es.wikipedia.org/wiki/Dicer#/media/File:SiRNA_structure2.jpg

• Dicer es una ribonucleasa miembro de la familia de las ARNasa III. Es una

proteína que se localiza en el citoplasma celular. Dicer corta el ARN de doble

hebra en fragmentos de iARN de 20-25 n, con dos bases libres en los extremos 3‘-

OH y un extremo 5‘- P .

Biogénesis de los MicroARN (miARN) :

• Los transcritos primarios de los miARN (pri-miARNs)

son sintetizados por la ARN pol II a partir de genes

que codifican para miARN.

• Los pri-miARN forman unas estructuras con bucles

que luego son procesadas hasta miARN precursores

(pre-miARN) de ~60-70 n, por el complejo

microprocesador Drosha-DGCR8 (DiGeorge

syndrome critical region 8). Esto ocurre en el núcleo.

• Después de ser exportados por la exportina 5 y el

complejo Ran-GTP, el pre-miARN es procesado hasta

la obtención de dos cadenas de miARN de ~22 n

(miARN-miARN duplex).

• Uno de los miARN, el denominado “miARN pasajero”,

es degradado por el complejo Dicer-TRBP. El miARN

maduro es cargado entonces en los AGO1, AGO2,

AGO3 y AGO4.

"MiRNA" by Kelvinsong - Own work. Licensed under CC BY 3.0 via Commons - https://commons.wikimedia.org/wiki/File:MiRNA.svg#/media/File:MiRNA.svg

"MiRNA" by Kelvinsong - Own work. Licensed under CC BY 3.0 via Commons - https://commons.wikimedia.org/wiki/File:MiRNA.svg#/media/File:MiRNA.svg

• El micro ARN, miARN, posee ~22nucleótidos. • Se encuentran en plantas, animales, y algunos virus. • Los miARN son obtenidos de sus propios genes o a partir

de intrones. • Su función consiste en el silenciamiento del ARN y en la

regulación de la expresión génica de eucariotas. • Los mARN son silenciados por alguno de los siguientes

mecanismos: 1) Rompimiento de la cadena de mARN en dos fragmentos de longitudes diferentes. 2) Desestabilización del mARN debido al acortamiento de la cola de poli A. 3) Disminución en la eficiencia del proceso de traducción del mARN a proteínas en el ribosoma.

• DROSHA es un miembro de la superfamilia de la ribonucleasa III.

• Participa en la maduración de diversos tipos de ARN y en algunos procesos de

degradación de ARN en eucariotas y procariotas.

• La ARNasa III Drosha es la principal nucleasa que inicia el procesamiento de

los miRNA en el núcleo.

Biogénesis de los PIWI*-interacting RNA (piRNA):

*P-element induced wimpy testis

• Los piRNAs (que tienen entre 24–32 n de largo) son procesados a partir de

precursores de ARN de una sóla hebra que han sido transcritos de manera

continua a partir de un elemento repetitivo intergénico conocido como cluster de

piRNA.

• A diferencia de los miRNAs y los siRNAs, piRNAs no requiren de la proteína

Dicer para su procesamiento.

• No se ha podido establecer si requieren de la proteína Drosha para su

maduración.

• Al inicio los piRNA primarios son producidos a través de una vía de

procesamiento primario y luego son amplificados a través de la vía ping-pong,

la cual requiere la participación de la proteína Slicer.

• El procesamiento de los piRNA primarios y el montaje en las proteínas PIWI de

ratón puede ocurrir en el citoplasma.

• MIWI2 (conocida también como proteína semejante a PIWI 4) se asocia

especificamente con los piRNAs secundarios que han sido procesados a través

del bucle de amplificación y se localiza en el núcleo en donde cumple su

función de silenciamiento.

Alwin Köhler & Ed Hurt. 2007. Exporting RNA from the nucleus to the cytoplasm. Nature Reviews Molecular Cell Biology 8, 761-773. doi:10.1038/nrm2255

Alwin Köhler & Ed Hurt. 2007. Exporting RNA from the nucleus to the cytoplasm. Nature Reviews Molecular Cell Biology 8, 761-773. doi:10.1038/nrm2255

• La exportina t es una proteína que une los tARN completamente procesados a la proteína transductora Ran, dependiente de GTP. El complejo atraviesa el poro nuclear (CPN) y se disocia a nivel de los filamentos del CPN, liberando los tARN en el citosol.

• Ran es una proteína G pequeña que es esencial para la translocación del ARN y algunas proteínas a través del poro nuclear.

• La exportina 5 es una proteína que une los dsARN completamente procesados a la proteína transductora Ran, dependiente de GTP. El complejo atraviesa el poro nuclear (CPN) y se disocia a nivel de los filamentos del CPN, liberando los dsARN en el citosol.

• CBC: cap-binding complex

http://www.biochem.umd.edu/biochem/kahn/molmachines/newpolII/home.html

FACTORES REGULADORES DE LA TRANSCRIPCION EUCARIOTA

PROMOTORES Y REGULADORES DE LA TRANSCRIPCION EN EUCARIOTAS

1. UAS: UPSTREAM ACTIVATING SEQUENCE 2. RE: BINDING RESPONSE ELEMENT (también se conoce como BRE) 3. TATA BOX: CAJA TATA (ZONA CONSENSO DEL PROMOTOR EUCARIOTA AL QUE SE UNE LA PROTEINA TBP) 4. INR: INITIATOR REGION (ZONA INICIADORA) 5. DPE: DOWNSTREAM PROMOTER ELEMENT (ELEMENTO DEL PROMOTOR LOCALIZADO CORRIENTE ABAJO) 6. ENHANCER: POTENCIADOR 7. SILENCER: SILENCIADORES (INHIBIDORES) 8. INSULATOR: AISLANTE (BLOQUEAN LA INTERACCIÓN ENTRE LOS ENHANCERS Y EL PROMOTOR)

http://biowiki.ucdavis.edu/Biochemistry/Binding/Binding_and_Control_of_Gene_Transcription/Specific_DNA_Binding_Sites

http://employees.csbsju.edu/hjakubowski/classes/ch331/bind/multisubunittxnapp.htm

TIPOS DE ENSAMBLAJE EN LA TRANSCRIPCION DE GENES EUCARIOTAS

REGULADORES DE LA TRANSCRIPCION EN EUCARIOTAS

http://biology.kenyon.edu/courses/biol114/quiz_S01/Biol114_Test3_practiceKey.htm

ELEMENTOS DE RESPUESTA EN EUCARIOTAS (RE)s

Regulatory agent

Module

Consensus

DNA bound

Factor

Size (daltons)

Heat Shock HSE CNNGAANNTCCNNG 27 bp HSTF 93,000

Glucocorticoid GRE TGGTACAAATGTTCT 20 bp Receptor 94,000

Cadmium MRE CGNCCCGGNCNC . ? .

Phorbol Ester TRE TGACTCA 22 bp AP1 39,000

Serum SRE CCATATTAGG 20 bp SRF 52,000

Antioxidant ARE GTGACTCAGC

Pheromone (fungus) ACAAAGGGA

Hypoxia HRE CCACAGTGCATACGT GGGCTCCAACAGGTC CTCTCCCTCCCATGCA

Hypoxia Inducible Factor

826 aa

Peroxisome Proliferator Activated Receptor (PPAR)

PPRE aGG_CAAAGGT(CG)A PPAR 59,000

Steroid (general) (progesterone, androgen, mineralcorticoids, glucocorticoids)

AGAACAxxxACAAGA (inverted repeat)

http://biowiki.ucdavis.edu/Biochemistry/Binding/Binding_and_Control_of_Gene_Transcription/Specific_DNA_Binding_Sites

http://www.drugdevelopment-technology.com/projects/truvada-prevention-hiv/truvada-prevention-hiv2.html

http://global.britannica.com/science/reverse-transcriptase

http://global.britannica.com/media/full/500460/124682

Transcriptasa Reversa

https://en.wikipedia.org/wiki/Reverse_transcriptase

Transcriptasa Reversa

Funciones de la transcriptasa reversa o revertasa:

(a) ARN-dependiente ADN polimerasa: para la síntesis

de una hebra de ADN complementaria al molde de ARN. Esta

molécula de ADN se denomina cADN.

(b) Ribonucleasa H: para degradar la molécula de ARN en el

híbrido ARN-ADN.

(c) ADN-dependiente ADNA polimerasa: para sintetizar

la molécula de ADN complementaria a la hebra de cADN.

https://en.wikipedia.org/wiki/Reverse_transcriptase

Anexos

https://en.wikipedia.org/wiki/MicroRNA

http://www.nature.com/nature/journal/v469/n7330/fig_tab/nature09783_F1.html Eric M. Small & Eric N. Olson. 2011. Pervasive roles of microRNAs in cardiovascular biology. Nature 469, 336–342. doi:10.1038/nature09783