UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLOFacultad de Ciencias BiolgicasEscuela acadmico profesional de Microbiologa y ParasitologaTRANSCRIPCINEn eucariotas y procariotasIntegrantes:Rodriguez Jara, Brenda Elizabeth Saguma Moreno, Angie PaolaSantos Montero, Wendy YajhayraCurso: Gentica GeneralCiclo:VSeccin: B2014

INTRODUCCIN

La transcripcin es un proceso en el que la informacin gentica del ADN pasa al ARN mensajero (ARNm). Es el primer paso de la sntesis de protenas. El ARNm transporta la informacin desde el ncleo, donde est codificada en el ADN, hasta el citoplasma, donde se encuentran los ribosomas. El paso de ADN a ARNm se hace construyendo una copia complementaria nucletido a nucletido teniendo en cuenta que en el ARNm el uracilo es el complementario a la adenina. Esta copia la realiza la enzima ARN polimerasa II en tres etapas: iniciacin, elongacin y terminacin. La ARN polimerasa II se une a un sitio especfico del ADN llamado promotor para comenzar la transcripcin. No todos los genes se expresan sino que en cada tipo celular y en cada momento funcional hay un perfil de expresin gnica que proporciona a cada clula su identidad y le permite adaptarse a las funciones que debe realizar. Los procesos de regulacin de la transcripcin dirigen esta expresin diferencial de genes en los distintos tipos celulares y en los distintos estados funcionales.La transcripcin del ADN es el primer proceso de la expresin gnica, mediante el cual se transfiere la informacin contenida en la secuencia del ADN hacia la secuencia de protena utilizando diversos ARN como intermediarios. Durante la transcripcin gentica, las secuencias de ADN son copiadas a ARN mediante una enzima llamada ARN polimerasa que sintetiza un ARN mensajero que mantiene la informacin de la secuencia del ADN. De esta manera, la transcripcin del ADN tambin podra llamarse sntesis del ARN mensajero.

TRANSCRIPCIN

I. TRANSCRIPCION EN EUCARIOTAS

1.1. Pre iniciacin

Figura 1. Caractersticas del proceso de transcripcin Al contrario de lareplicacin de ADN, durante el inicio de la transcripcin no se requiere la presencia de un cebador para sintetizar la nueva cadena, de ARN en este caso. Antes del inicio de la transcripcin se necesita toda una serie defactores de transcripcinque ejercen los factores de iniciacin. Estos se unen a secuencias especficas de ADN para reconocer el sitio donde la transcripcin ha de comenzar. Esta secuencia de ADN en la que se ensamblan los complejos de transcripcin se llamapromotor. Los promotores se localizan en los extremos 5'-terminales de losgenes, antes del comienzo del gen, y a ellos se unen losfactores de transcripcinmediantefuerzas de Van der Waalsyenlaces de hidrgeno. Los promotores tienensecuencias reguladorasdefinidas, muy conservadas en cada especie, donde las ms conocidas son lacaja TATA (situada sobre la regin -10), con la secuencia consenso TATA(A/T)A(A/T); y la caja TTGACA (situada en el punto -35). La formacin del complejo de transcripcin se realiza sobre el promotor TATA, all se forma el ncleo del complejo de iniciacin. Sobre la caja TATA se fija una protena de unin (TBP) junto con el factor de transcripcin TFII D(TF proviene del ingls:transcription factor). Despus, a ellos se unen otros factores de transcripcin especficos: TFII Bse une a TBP, TFII A(opcional), que estabiliza el complejo TFII B-TBP; luego se une el complejo TFII Fy ARN polimerasa, y al final TFII Ey TFII H. Todo ello forma un complejo que se llama complejo de preiniciacin cerrado o PIC. Cuando la estructura se abre por mediacin del factor de transcripcin TFII H, da comienzo la iniciacin y al complejo abierto (por su accinhelicasa dependiente deATP).

1.2. Iniciacin

Figura 2. Factores especficos de transcripcin Primero, una Helicasa separa las hebras de ADN en estas denominadas cajas TATA, ya que entre adenina y timina se establecen dos enlaces de hidrgeno, mientras que entre citosina y guanina se forman tres. Posteriormente se unen los factores y las protenas de transcripcin (TBP, TF2D, TF2B) permitiendo, de esta manera, el acceso de la ARN polimerasa al molde de ADN de cadena simple, siendo esta la ltima en posicionarse. Aunque la bsqueda del promotor por la ARN polimerasa es muy rpida, la formacin de la burbuja de transcripcin o apertura del ADN y la sntesis del cebador es muy lenta. La burbuja de transcripcin es una apertura de ADN desnaturalizado de 18 pares de bases, donde empieza a sintetizarse el ARN cebador a partir del nucletido nmero 10 del ADN molde de la burbuja de transcripcin. La burbuja de transcripcin se llama complejo abierto. La ARN polimerasa es una enzima formada por 5 subunidades: 2 subunidades , 1 subunidad , 1 subunidad ' y 1 subunidad que tiene como funcin la unin deribonucletidostrifosfato. Cuando se forma el complejo abierto, la ARN polimerasa comienza a unir ribonucletidos mediante enlacesfosfodister, y una vez que se forma el primer enlace fosfodister, acaba la etapa de iniciacin y comienza as la siguiente etapa.1.3. Disgregacin del promotorUna vez sintetizado el primer enlace fosfodister, se debe deshacer el complejo del promotor para que quede limpio para volver a funcionar de nuevo. Durante esta fase hay una tendencia a desprenderse el transcrito inicial de ARN y producir transcritos truncados, dando lugar a una iniciacin abortada, comn tanto en procariontes como eucariontes. Una vez que la cadena transcrita alcanza una longitud de unos 23 nucletidos, el complejo ya no se desliza y da lugar a la siguiente fase, la elongacin.La disgregacin del promotor coincide con una fosforilacin de la serina 5 del dominio carboxilo terminal de la ARN polimerasa, que es fosforilado por el TFII H(que es una protenaquinasadependiente de ATP)

1.4. ElongacinLa ARN polimerasa cataliza la elongacin de cadena del ARN. Una cadena de ARN se une por apareamiento de bases a la cadena de ADN, y para que se formen correctamente los enlaces de hidrgeno que determina el siguiente nucletido del molde de ADN, el centro activo de la ARN polimerasa reconoce a los ribonucletidos trifosfato entrantes. Cuando el nucletido entrante forma los enlaces de hidrgeno idneos, entonces la ARN polimerasa cataliza la formacin delenlace fosfodisterque corresponde. A esto se le llama elongacin, la segunda etapa de la transcripcin del ARN.1.5. TerminacinAl finalizar la sntesis de ARNm, esta molcula ya se ha separado completamente del ADN (que recupera su forma original) y tambin de la ARN polimerasa, terminando la transcripcin. La terminacin es otra etapa distinta de la transcripcin, porque justo cuando el complejo de transcripcin se ha ensamblado activamente debe desensamblarse una vez que la elongacin se ha completado. La terminacin est sealizada por la informacin contenida en sitios de la secuencia del ADN que se est transcribiendo, por lo que la ARN polimerasa se detiene al transcribir algunas secuencias especiales del ADN. Estas secuencias son ricas enguaninaycitosina, situadas en el extremo de los genes, seguidas de secuencias ricas entimina, formando secuenciaspalindrmicas, que cuando se transcriben el ARN recin sintetizado adopta una estructura en horquilla que desestabiliza el complejo ARN-ADN, obligando a separarse de la ARN polimerasa, renaturalizndose la burbuja de transcripcin. Algunas secuencias de ADN carecen de la secuencia de terminacin, sino que poseen otra secuencia a la que se unen una serie de protenas reguladoras especficas de la terminacin de la transcripcin comorho.

Figura 3. Etapas del proceso de Transcripcin en Eucariotas

II. TRASCRIPCIN EN PROCARIOTAS

La transcripcin es la sntesis de ARN tomando como molde el ADN, y significa el paso de la informacin contenida en el ADN hacia el ARN. Es realizada por las enzimas ARN polimerasas (ARNpol) que utilizan como molde una cadena de ADN. Las ARNpol recorren la cadena de ADN en sentido 3` 5`y aaden los nucletidos complementarios a los de la cadena de ADN que se transcribe.

La ARN polimerasa empareja A,C,G y T del ADN con A,C,G y U de la cadena de ARN que va creciendo. As la secuencia de bases del ARN es complementaria a la secuencia de la cadena codificadora e igual a la secuencia de la cadena estabilizadora del ADN, cambiando T por U. La molcula de ARN crece en sentido 5`-> 3`, pues aaden los ribonucletidos en el extremo 3`OH libre de la cadena naciente.Cada vez que se aade un nucletido trifosfato (NTP), el extremo 5del nucletido se une al 3`libre de la cadena que se est formando mediante un enlace fosfodister y se libera un pirofosfato. La transcripcin es asimtrica: solamente se trascribe para cada gen una de las dos cadenas del ADN. La cadena trascrita se llama codificadora, y la cadena de ADN que no se transcribe se denomina estabilizadora. En los organismos eucariotas, para cada gen, solamente se transcribe una cadena de ADN (la codificadora), de forma que genes distintos del mismo cromosoma pueden utilizar como codificadora una cadena diferente a la de otros genes.

Figura 4.Sub unidades de ARN polimerasaEn bacterias existe solamente una ARN polimerasa que sintetiza todos los tipos de ARN. La ARN polimerasa de E. coli est formada por varios polipptidos: dos , uno , otro `. Adems la enzima completa u holoenzima tiene el factor (sigma) necesario para iniciar la transcripcin, aunque una vez iniciada la transcripcin se libera y el ncleo central prosigue con la elongacin del ARN. En la transcripcin se distinguen tres etapas: iniciacin, elongacin y terminacin.

Figura 5. Ganancia y prdida de la enzima que permitir la iniciacin de replicacinLas bacterias, como E. coli, contienen un solo tipo de polimerasa de RNA compuesto de cinco subunidades en estrecha relacin para formar un ncleo enzimtico. Si el ncleo de la enzima se purifica de las clulas bacterianas y agrega a una solucin de molculas de DNA bacteriano y trifosfatos de ribonuclesido, la enzima une al DNA y sintetiza RNA. Sin embargo, las molculas de RNA generadas por una polimerasa purificada no son las mismas que las halladas dentro de las clulas debido a que el ncleo de la enzima se une a sitios del DNA de manera aleatoria y stos, en condiciones normales, se ignoran in vivo. No obstante, si un polipptido accesorio purificado llamado factor sigma () se agrega a la RNA polimerasa de RNA antes que sta se una al DNA, la transcripcin comienza en sitios especficos (figura 5). En el modelo tradicional ilustrado aqu, el factor se disocia de la enzima central, la cual es capaz de realizar la elongacin transcripcional. Estudios recientes sugieren que podra permanecer unido a la polimerasa.

Figura 6. Cadena de ARN naciente y secuencias del promotor: secuencia -35 y secuencia -10, que permitirn unin especfica.

La RNA de E.coli tiene una serie de caractersticas que son comunes a las dems polimerasas, pero tambin tiene caractersticas especficas de la RNA polimerasa bacteriana. Algunas caractersticas de la RNA polimerasa son: Est formada por diversas subunidades. Su funcin es la de sintetizar RNA a partir de NTP, por lo que necesitarn un DNA molde. La sntesis de RNA se produce en direccin 3 5. No necesita primer. El enzima entero, el holoenzima, consta de 5 subunidades, distribuidas as: (2). Podemos diferenciar dos partes en el enzima, el ncleo o core y la subunidad . Si bien el core tiene la capacidad de sintetizar nuevo RNA, slo el enzima entero sera capaz de realizar correctamente la transcripcin, ya que la subunidad es bsica para el reconocimiento del punto de inicio, ya que sin ella, la transcripcin empezara en cualquier punto. Unidad Gen Peso RpoA 40 KDa RpoB 155 KDa RpoC 160 KDa rpoD 32 90 KDa

El conjunto de toda la RNA polimerasa pesa unos 455 KDa. La funcin de es la de mantener unido el enzima y la de permitir la unin de otras protenas reguladoras. y forman el centro cataltico, que sintetiza el RNA. Existen antibiticos que pueden actuar a nivel de estas protenas, como la rifampicina. Estas dos subunidades tienen unidos dos tomos de Zn. es la parte que es capaz de reconocer especficamente y de manera estable el promotor. Su funcin es la de aumentar las probabilidades de que se una donde debe. Una vez se ha iniciado la transcripcin, se desprende y contina el core la Transcripcin. La transcripcin consta de 4 partes.

2.1. Reconocimiento del promotorSe cree que la RNA polimerasa est unida al DNA y se va deslizando por encima de l, hasta encontrar un promotor. Se considera probable que el enzima tenga la capacidad de reconocer las estructuras de los puentes de hidrgeno de las cajas de 10 y 35. La RNA polimerasa se coloca principalmente sobre una de las dos cadenas que componen el DNA. El DNA, cuando la RNA polimerasa reconozca al promotor, deber pasar de un complejo cerrado, con las dos cadenas unidas, a uno abierto, con las cadenas separadas, para poder realizar la transcripcin. La regin de DNA cuyas dos cadenas se separan va de 9 a +20. Esta es la primera funcin de la RNA polimerasa, separar las dos cadenas. El enzima completo cubre desde la posicin 55 a la +20. Se cree que la secuencia de 35 es la de reconocmiento por el enzima, mientras que la de 10 es la que indica el punto donde se deberan separar las dos cadenas. Se trata de una regin rica en T y A, por lo que ser ms fcil de separar. Adems se forma una pequea curva en el DNA, donde se transcribe, que es bsica para el inicio de la transcripcin. 2.2. Iniciacin

El primer nucletido puede ser cualquier purina, aunque normalmente se trata de A, en ms del 50% de los casos. El inicio de la transcripcin es una iniciacin abortiva, en la cual la RNA polimerasa sintetiza un oligonucletido de entre 2 y 9 bases. Despus deja ir a este nucletido e inicia la sntesis de nuevo. Este proceso se repite unas cuantas veces, momento en que se dice que la RNA polimerasa est en forma de iniciacin. La subunidad sigue unida todava al RNA en esta fase, hasta que consiga alcanzar la siguiente fase. Es en esta fase cuando la RNA polimerasa puede ser inhibida por la rifampicina.

La fase se conoce como promotor clearance o despeje del promotor. Esta fase implica una limitacin de velocidad, el tiempo que tarda en superar esta fase. Los promotores fuertes tardan menos tiempo. Pasado un cierto tiempo, se consigue superar esta fase y se entra en la siguiente fase, mucho ms estable.

En el ADN existen unas secuencias llamadas promotoras donde se inicia la transcripicin. Para que se incicie la transcripcin, el factor debe estar unido al ncleocentral de la ARN polimerasa, porque es el responsable de la enzima reconozca al promotor y se una a el. A continuacin comienza a separar las dos cadenas de ADN y comienza la transcripcin. La actividad de los promotores puede modificarse por la presencia de otras secuencias, que suelen estar cercad de las promotoras y pueden ser estimuladoras (aumentan la tasa de transcripcin) o atenuadoras (que disminuyen la tasa de transcripcin). 70 (factor de iniciacin) reconoce las secuencias caractersticas del promotor y se une a ellas

Figura 7. Iniciacin del proceso de Transcripcin procariota

2.3. ElongacinMientras an est ligada al promotor, la ARN polimerasa genera transcritos cortos en forma repetida (2 a 6 nucletidos de longitud) y los libera. Despus de varios intentos fallidos, la polimerasa sintetiza una molcula de ARN de 9 a 12 nucletidos de longitud que le permite avanzar hacia la de elongacin.

Comienzo de la elongacin

Figura 8: Transcripcin del ADN.Al final del inicio, la ARN polimerasa sufre un cambio de conformacin (morfolgica) y ya no es capaz de unirse a las secuencias consenso del promotor. Esto permite escaparse del promotor y comenzar a moverse corriente abajo. La subunidad sigma suele ser liberada despus del inicio aunque algunas poblaciones de ARN polimerasa pueden el factor sigma durante toda la elongacin. A medida que la ARN polimerasa se mueve corriente abajo sobre el molde y desenrolla en forma progresiva el ADN en el extremo lder (downstream) de la burbuja de transcripcin, sta une nucleotidos a la molecula de ARN de acuerdo con la secuencia presente en el molde y vuelve a enrollar el ADN corriente arriba de la burbuja (upstream).La transcripcin se produce dentro de un tramo de alrededor de 18 nucletidos de ADN desenrollado: la burbuja de transcripcin. Dentro de esta regin el ARN se sintetiza en forma continua mediante el uso de ADN de cadena simple como molde. En cualquier momento dado, alrededor de 8 nucletidos de ARN recin sintetizado se aparean con los nucletidos del molde de ADN. A medida que el apartado de transcripcin avanza sobre el molde de ADN, genera un superenrollamiento positivo por delante de la burbuja de transcripcin y un superenrollamiento negativo por detrs de ella. Es probable que la topoisomerasas alivie la tensin asociada con el desenrollamiento del ADN y su nuevo enrollamiento durante la transcripcin, como lo hace en la replicacin del ADN.

Figura 9: Sntesis de ARN. Puede observarse la ARN polimerasa (figura ovoide) y la formacin de una burbuja en el ADN, que se desplaza conforme se separan renen las dos cadenas de este ltimo.A pesar de la gran precisin que posee la ARN polimerasa al incorporar nucletidos a la cadena creciente, es frecuente que ocurran errores. La ARN es capaz de realizar algn tipo de correccin (proofreading) mientras transcribe. Cuando la ARN polimerasa incorpora un nucletido no complementario al que se encuentra en la cadena molde de ADN, retrocede y elimina hasta dos nucletidos de la cadena de ARN creciente (incluido el nucletido errneo). Despus, la ARN polimerasa contina con la transcripcin del ADN molde otra vez.

2.4. Terminacin

La ARN polimerasa se mueve sobre el molde y aade nucletidos al extremo 3 de la cadena creciente de ARN hasta que se transcribe un terminador. La polimerasa no detiene abruptamente la transcripcin cuando llega un terminador sino que la transcripcin finaliza una vez transcrito el terminador. En el terminador se requieren varios eventos superpuestos para que finalice la transcripcin: La ARN plorimerasa debe dejar de sintetizar ARN, la molcula de ARN debe ser liberada de la ARN polimerasa, la nueva molcula de ARN debe disociarse por completo del ADN y la ARN polimerasa debe desprenderse del molde de ADN.Las bacterias poseen dos tipos principales de terminadores. Los terminadores dependientes de rho son capaces de provocar la terminacin de la transcripcin slo en presencia de una protena auxiliar denominada factor rho. Los terminadores independientes de rho pueden provocar la finalizacin de la transcripcin en ausencia de rho. Adems, en las bacterias, generalmente se transcribe un grupo de genes en una nica molcula de ARN, que es llamada ARN policistrnico. Entonces, este ARN policistrnico se produce cuando hay un solo terminador presente al final de un grupo de genes que se transcriben juntos, en lugar de que cada gen tenga su propio terminador. Por el contrario, los genes eucariontes se suelen transcribir por separado, cada uno con su terminador; por lo que es poco comn encontrar ARNm policistrnico en eucariontes.

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

1. Arderiu, X. F., Lacambra, M. C., & Compa, J. Q. (1998). Bioqumica clnica y Patologa molecular (Segunda ed., Vol. II).

2. Revert, S. A. Gilbert, Scott F (2006). Biologa del Desarrollo. Buenos Aires, Argentina: Editorial Mdica Panamericana.

3. Marx, Robert E.; Stern, Diane (2003). Oral and maxillofacial pathology: a rationale for diagnosis and treatment. Chicago: Quintessence. p. 684. Klug William S., Cummings Michael R., Spencer Charlotte A. (2006).

4. Conceptos de Gentica (Octava ed.) Pearson J.A. Kiernan (1999) .

5. Histological and Histochemical Methods, Theory and Practice. Third Edition.