Conclusion Unidad 6

En esta unidad 6 logramos entender lo que era el proceso de la transcripción genética. Puesto que en este proceso explica como se trasforma el DNA en RNAm ademas esta metodo es muy diferente entre las procariontes y eucariontes. También comprendimos los procesos de maduración en el ARNm, ya que estas son muy interesantes, pues para que esta molécula salga del núcleo debe de sufrir varias modificaciones como, la adición de una caperuza en el extremo 5´  y una cola de muchas Adeninas conocida como cola Poly A.  Estos procesos de maduración sirven para que cuando salga el  ARNm  la vida media de este perdure más de lo común,  pues muchas enzimas que existen en le citoplasma pueden degradarla fácilmente. Y por ultimo la molécula del ARNm sufre unos cortes de intrones y empalme  de los exones conocido como Splicing, ya que, como todos sabemos, los intrones nunca codifican proteínas por eso son cortados antes de salir del núcleo.

Tarea...! Splicing..!

Es un proceso de corte y empalme de ARN. Este proceso es muy común en eucariotas, pudiéndose dar en cualquier tipo de ARN aunque es más común en el ARNm. El empalme alternativo de transcriptos de ARN idénticos en diferentes tipos de células puede producir diferentes moléculas de ARNm maduro que se traducen en diferentes polipéptidos.

La información genética codificada en el AND se transcribe a una copia de ARN (transcripto primario). Esta copia luego se modifica con la adición del casquete 5’ (CAP) y la cola de poli-A, la escisión de los intrones y la unión de los exones (Splicing). El mRNA maduro luego va al citoplasma, donde se traduce a proteínas.

Mecanismo molecular de Splicing

Se trata de un mecanismo muy exacto, pues de no serlo produciría un corrimiento del marco de lectura en el mensaje transcripto. Los intrones son cortados del ARNm inmaduro por un sistema específico que reconocen secuencias cortas dentro de él y que se encuentra cerca de los límites con exones. Estas secuencias son llamadas "sitio dador" (común en casi en todos los intrones), en el extremo 5’y "sitio aceptor", en el extremo 3’.

El trabajo del corte y empalme esta catalizado por una estructura pequeña, compuesta por ribonucleoproteinas nucleares llamadas snRNPs, constituidas por pequeños ARN nucleares asociado a proteínas. Su nombre es spliceosoma. Esta estructura tiene a su cargo el reconocimiento de las secuencias mencionadas anteriormente en los intrones y su posterior fijación. Luego se desarrollan una secuencia de pasos que determinan el clivaje y ligado de los intrones y exones.

• El extremo 5’del intrón es clivado y unido a otros sitio interno del intrón, cercano a su extremo 3’ llamado"sitio de ramificación"

• Se produce el corte en el extremo 3’ del intrón y son empalmados los dos exones de cada lado, liberándose el ARNm maduro del spliceosoma.

• El intrón eliminado queda formando una estructura con forma de lazo, llamada "lariat", que posteriormente es degradado en el núcleo.

Se ha observado que ARNm inmaduros idénticos del mismo gen se procesan en más de una forma. Esto significa que existen diversos empalmes alternativos, los cuales desarrollaran diversos ARNm maduros y por lo tanto distintos polipéptidos funcionales.

Splicing alternativo: es un proceso de edición post-transcripcional que se produce tras la obtención del ARN mensajero primario. El Splicingalternativo permite que en un mismo gen pueda estar codificada la información necesaria para sintetizar distintas proteínas ya que mediante este proceso a partir de un mismo mensajero primario pueden obtenerse varias secuencias de ARN mensajero maduro dependiendo de cuáles sean los exones que se combinen. El mecanismo deSplicing alternativo es una de las maneras de originar distintas isoformas funcionales de una misma proteína en diferentes tejidos o compartimentos celulares.

El Splicing alternativo añade complejidad a los mecanismos de regulación de la expresión génica ya que permite codificar mayor número de proteínas con el mismo número de genes. Mediante estudios realizados con métodos informáticos se estima que en humanos cerca de un 50% de los productos de los genes son susceptibles de ser procesados por Splicing alternativo.

Splicing autocatalitico Los científicos estadounidenses Thomas Cech y Sidney Altman descubrieron que, además del Splicing que ocurre normalmente en el núcleo de células eucariontes y produce mRNA maduro, otro grupo de RNA sufre un tipo de Splicing todavía más espectacular. Este tipo de mecanismo, la autocatálisis del RNA, fue observado por primera vez por Cech y su grupo cuando estudiaban al protista unicelular Tetrahymena y uno de sus RNA ribosómicos. Los científicos pudieron demostrar que un intrón tiene una actividad catalítica de tipo enzimático, que lleva a cabo la escisión y el empalme. Aunque los RNA autocatalíticos no son comunes, luego se fueron encontrando otros ejemplos de este tipo de mecanismo de Splicing en varios organismos, en general en RNA codificados por genes mitocondriales (no en animales vertebrados) o de cloroplastos, en algunos genes nucleares de células eucariontes como protistas y en algunos genes de bacteriófagos. El descubrimiento de que el RNA puede actuar como catalizador hace más fácil el imaginar cómo comenzó la vida. Según Bruce M. Alberts "uno sospecha que un primer acontecimiento crucial fue la aparición de una molécula de RNA que podía catalizar su propia replicación".

LITERATURA CITADA:

http://www.botanica.cnba.uba.ar/Pakete/Dibulgeneral/Splicing/Splicing.htm

http://www.curtisbiologia.com/B1983

6.2.2 Modificaciones postranscripcionales del RNA mensajero

Los productos inmediatos de la transcripción se denominan transcritos primarios y no son necesariamente funcionales; muchos de ellos son específicamente alterados en varias formas. Estas modificaciones no son iguales para todos los tipos de ARN, cada uno tienen sus propias particularidades.Los procesos de maduración son los que llevan a los transcritos primarios a convertirse en transcritos maduras.

Los procesos de maduración son los que llevan a los transcritos primarios a convertirse en transcritos maduras.

Todos estos procesos ocurren mientras el RNA se está transcribiendo, demostrándose en algunos casos la interdependencia entre transcripción y maduración.

Las diferencias entre los procariotas y las eucariotas relativas a la maduración del RNA se centran en el mRNA, además del ayuste, sufre una serie de modificaciones en 5’ y en 3’ que, de forma sucesiva o simultánea, van a ocurrir en el núcleo.

Splicing: Todos los Pre- ARN m sufren un proceso denominado Splicing, que tiene como finalidad eliminar a los Intrones (secuencias no codificantes). Este proceso ocurre en el núcleo y da origen al ARN m que será desplazado al citoplasma, para ser partícipe del proceso de Traducción. En el Splicing son descartados del 50% al 90% del Pre-ARNm (transcripto primario). Los elementos remanentes (exones) son unidos o ensamblados. El número de intrones, generalmente sobrepasa al de los Exones.

Cola Poly A: En el extremo 3’, según se mencionó antes, los ARNm Eucariotas contienen una secuencia de 20 a 200 nucleótidos que poseen como base nitrogenada a la Adenina. La secuencia Poly A no está codificada en el ADN, sino que es añadida al ARN después de finalizada la transcripción. La función de la Cola Poly A es la de aumentar la estabilidad de los ARNm.

Los principales mecanismos de regulación de la expresión génica, recaen en el proceso de transcripción. Es así como, la célula podrá “elegir” qué genes transcribe y cuáles no, dependiendo de las necesidades metabólicas reinantes en ese momento. Cada día se postulan más mecanismos por los cuales la transcripción puede ser regulada, nosotros nos dedicaremos al estudio del mecanismo clásico de regulación: el Modelo del Operón.

El Modelo del Operón fue descripto en células Procariotas, por los investigadores franceses Francois Jacob y Jacques Monod, quienes se hicieron acreedores del Premio Nobel en el año 1965.

Tal como postularan Jacob y Monod, los grupos de genes que codifican para proteínas asociadas se encuentran en unidades conocidas como Operones. Un Operón está constituido por: un Promotor, un Operador y Genes Estructurales. El Promotor, según vimos en el apartado anterior, es el lugar del ADN en el cual se une la ARN polimerasa para iniciar la transcripción. El operador es una secuencia de nucleótidos que se encuentra interpuesto entre el promotor y los genes estructurales. Los Genes Estructurales son las porciones de ADN que codifican para la síntesis de las proteínas asociadas metabólicamente.

6.2.1 Etapas De Sintesis De Proteinas.

Dividiremos el proceso de traducción en cuatro etapas:

1. Activación de los aminoácidos

2. Iniciación

3. Elongación

4. Terminación

1-Activación de los aminoácidos

Para que el aminoácido sea unido al correspondiente ARNt se necesitan dos reacciones

químicas que demandarán energía. La primera reacción es la que aporta la energía

necesaria para que la unión se produzca. Se escinde la molécula de ATP, se liberan dos

grupos fosfatos y se forma un complejo entre el AMP y el aminoácido en cuestión. Este

complejo Aminoácido- AMP – Enzima, se mantiene intacto hasta que se encuentra con

la molécula de ARNt correspondiente. En la segunda reacción, la molécula de AMP se

desprende de la enzima, formándose un enlace entre el aminoácido y la porción 3´ del

ARNt. Gracias a estas reacciones, el aminoácido queda unido al ARNt y este complejo

queda listo para formar parte de la síntesis proteica.

Aminoácido + ATP____________>                                  Aminoacil-AMP + PPi

Aminoacil-AMP +_____________  >                               ARNt Aminoacil- ARNt + AMP

2-Iniciación:

Una vez que los aminoácidos son unidos a su correspondiente ARNt, están listos para

comenzar la síntesis de proteínas. La primera etapa, la iniciación, comienza cuando la

sub unidad menor del ribosoma se une al ARNm, por su extremo 5´. Cada ARNm

posee, en forma previa al primer codón, una secuencia de bases complementaria a una

secuencia de consenso de la sub unidad menor del ARNr.

Una vez sucedido este, el primer aminoacil-ARNt se une, por medio de su Anticodón, al

primer codón del ARNm. Se ha observado que, habitualmente, el primer codón del

ARNm es el AUG. Si recurrimos al código genético veremos que, en consecuencia, el

primer aminoácido incorporado a la cadena peptídica en formación es la Metionina. Sin

embargo la Metionina, una vez finalizada la síntesis proteica, puede ser removida.Complejo de Iniciación de la traducción. Para que se veaFactores de Iniciación. En Procariotas se conocen tres.

La combinación entre el ARNm, la sub unidad ribosómica menor y el aminoacil-ARNt

es conocida como el posibilitada la formación del Complejo de Iniciación, es necesaria la participación de ciertas proteínas denominadas de estos factores, mientras que en Eucariotas el número conocido hasta el momento asciende a once.

3- Elongación

Al iniciarse esta etapa en el segundo codón del ARNm. Un aminoacil – ARNt que posea su Anticodón complementario al segundo codón del ARNm, ingresará al vez que ambos sitios de la sub unidad mayor del ribosoma se encuentran cubiertos, la enzima de ésta sub unidad, la Peptidil Transferasa, realizará el primer enlace peptídico entre los aminoácidos portados por ambos ARNt. En dicho enlace interviene el grupo Sitio A, de la sub unidad mayor del ribosoma, se encuentrasitio A del ribosoma. Una Amino anterior.

Así cada vez que ingresa un ARNt cargado al grupo COOH del aminoácido de la cadena en crecimiento y el grupo NH Aminoácido del primer ARNt, que estaba ocupando el

adherido al primer aminoácido y es liberado al medio. El ribosoma se desplaza un

codón hacia el extremo 3´ del ARNm. En consecuencia, el segundo ARNt incorporado

en el hasta el momento. De esta manera, en el ingresando al mismo un tercer aminoacil - ARNt que posee un Anticodón complementario al mencionado triplete de bases del ARNm.

Nuevamente, la enzima ribosómica realiza la unión peptídica entre el segundo y tercer

aminoácido incorporado. El segundo ARNt es liberado al medio, quedando el tercer

ARNt con los tres aminoácidos unidos a él. De la misma manera que fue realizado en la

etapa anterior, el ribosoma se desplaza un codón hacia el extremo 3´ del ARNm,

quedando ahora el tercer ARNt en la posición P de la sub unidad mayor. El ribosoma

seguirá corriéndose hacia el extremo 3´ del ARNm y los aminoácidos serán

incorporados de igual forma a lo largo de toda esta etapa.

Una de las formas por las cuales se logra que la traducción se lleve a cabo a una

velocidad mayor, es mediante el accionar de varios ribosomas a lo largo del ARNm. La

estructura que forma esta multitud de ribosomas, traduciendo un mismo ARNt, es

conocida como:

4- Terminación

El proceso descripto se llevará a cabo, en forma repetida, hasta que en la molécula de

ARNm se encuentre un codón sin sentido. Tal cual lo expresamos con anterioridad, se

conocen tres codones sin sentido, el UAG, el UUA y el UGA. No existe ningún ARNt

que sea complementario a estos codones de ARNt cadena polipeptídica se desprenderá y las dos sub unidades ribosómicas se separarán.

Finaliza así el proceso de traducción, obteniéndose como producto la cadena

polipeptídica en forma libre. Esta cadena proteica se libera así al citoplasma, pudiendo

luego sufrir procesos post-traduccionales que la modifiquen activándola o desactivándola.

VIDEO SOBRE LA TRANSCRIPCION EN EUCARIOTAS.

LITERATURA CITADA:

Sintesis de Proteinas PDF Candelas Manzano y Mª José Martínez 13 .

6.2 Organismos Eucarioticos

La estructura de los ARNm y el proceso de transcripción en las células eucariotas, es similar a lo expresado anteriormente para las células procariotas. Sin embargo, debemos considerar las siguientes diferencias:

a) Las células eucariotas poseen tres clases de ARN polimerasas (I, II y III), las cuales se utilizan para sintetizar los distintos tipos de ARN existentes.

b) Los extremos 3’ y 5´ de los ARNm están modificados. En el caso del

extremo 5’ encontraremos una estructura denominada  CAP y, en el

correspondiente extremo 3’, se encuentra adherido una larga secuencia de nucleótidos cuya base nitrogenada es la Adenina (Cola Poly A)

c) Las moléculas de ARNm, luego de ser sintetizas, son modificadas. Los “transcriptos primarios” eucariotas sufren un proceso por el cual

determinadas secuencias  (Intrones) son eliminadas.

d) Los ARNm eucariotas son Monocistrónicos.

La transcripción y síntesis de proteínas están espacial y temporalmente separadas en las células en eucarióticas; esto es, la transcripción se lleva a cabo en el núcleo y produce una molécula de Pre-ARNm.

El Pre-ARNm es procesado para producir el ARNm maduro, el cual sale del núcleo y es traducido en el citoplasma. 

Las ARN polimerasas eucariotas:

Ya se ha mencionado que, en las células del tipo Eucariota, encontramos tres tipos de ARN polimerasa las cuales se denominan: ARN polimerasa I, ARN polimerasa II  y ARN polimerasa III. Sus composiciones en sub unidades son complejas y aun no se conoce en exactitud la función de cada una de estas sub unidades. Lo que sí se conoce con exactitud, es la localización y el producto de cada una de ellas.  

Diferencias entre la transcripción Procariótica y Eucariótica

PROCARIONTES	EUCARIONTES
Tienen un solo tipo de ARN-polimerasa	Tienen tres tipos de ARN-polimerasa: · ARN polimerasa I: ARN r · ARN-polimerasa II : ARNm · ARN-polimerasa III: ARN t
La transcripción se produce en el citoplasma.	La transcripción se produce en el núcleo
En los procariotas se transcribe prácticamente todo.	La mayor parte del DNA eucariota (como mínimo la mitad) no se transcribe nunca
La cromatina a transcribir está menos condensada	La cromatina a transcribir está mucho más condensada
Las secuencias 5’ y 3’ no traducidas de los mRNA son menos más largas	Las secuencias 5’ y 3’ no traducidas de los mRNA son mucho más largas
Las polimerasas procariontes necesitan menos factores de transcripción para funcionar	Las polimerasas eucariotas necesitan muchos factores de transcripción para funcionar
Los eucariotas producen menos tipos de transcritos distintos	Los eucariotas producen más tipos de transcritos distintos
La transcripción procariota es menos específica y regulada.	La transcripción eucariótica es muy específica y regulada, lo que les confiere una expresión muy controlada, compleja y precisa.

LITERATURA CITADA:

Sintesis de Proteinas PDF Candelas Manzano y Mª José Martínez 13 . 

6.1 Organismos Procarioticos

La expresión génica se concretiza por la transformación de la información genética desde moléculas de ADN a moléculas de ARN y desde estas hasta los polipéptidos correspondientes. 

Las moléculas de ARN son sintetizadas usando como molde a segmentos específicos de ADN, en la reacción de polimerización que es catalizada por la enzima conocida como ARN polimerasa.

Debemos tener en cuenta antes de sumergirnos en el proceso de transcripción:

A) Los precursores en la síntesis de ARN (unidades estructurales) son cuatro ribonucleótidos trifosfatados: rATP; rCTP; rGTP; rUTP

B) La secuencia de bases, del ARN a polimerizar, esta  determinada por medio de la secuencia de bases de la molécula de ADN utilizada como molde para su síntesis. He ahí que se la denomine Cadena Molde de ADN.

C) La cadena de ARN crece en dirección 5’ – 3’. Esta dirección coincide con la síntesis de ADN.

D) La ARN polimerasa, a diferencia de la ADN polimerasa, es capaz de iniciar su síntesis sin la presencia de ningún tipo de molécula cebadora.

6.1 Etapas en  la síntesis del ARN mensajero.

Con la finalidad de ordenar el estudio de la transcripción, dividiremos la misma en 

cuatro etapas fundamentales: 

  

1° etapa-   UNIÓN de la ARN polimerasa al ADN 

2° etapa-   INICIACIÓN de la síntesis  

3° etapa-   ELONGACIÓN de la cadena de ARN mensajero 

4° etapa-    TERMINACIÓN de la síntesis y liberación de la cadena de ARNm.

1° ETAPA-   UNIÓN DE LA ARN POLIMERASA AL ADN

Se mencionó anteriormente que la ARN polimerasa se  unía a un sitio específico del ADN denominado Promotor. La enzima es capaz de reconocer este sitio del ADN y, convenientemente, abrir localmente las cadenas de ADN para poder leer la cadena molde. Es de esperarse entonces que, el sitio de contacto con la Holo enzima tuviese regiones comunes a todos los Promotores. Se ha comprobado que estos sitios mencionados contienen secuencias de bases comunes, a las que se las ha denominado “Secuencias de Consenso”. Por mera convención entre los científicos, se considera que el sentido de la transcripción de un gen determinado es hacia la derecha. Al punto en el cual se inicia este proceso se lo denomina  “punto 0”. Con números negativos se señalan las bases ubicadas a la izquierda del punto 0. Con el mismo criterio, se señalan con números positivos a las bases ubicadas a la derecha del punto 0.La secuencia de consenso más importante y mejor estudiado, comprende seis bases y su centro está ubicado a diez bases a la izquierda del punto de inicio (-10). La secuencia de consenso es TATAAT y se la denomina  “TATA box o Caja Pribnox”. Esta caja es responsable de orientar a la ARN polimerasa en la dirección de síntesis de ARN y es la región en la cual la doble hélice se abre para formar el Complejo Promotor Abierto. El hecho de que la TATA box contenga las bases A-T no es mera casualidad, ya que estas se unen con sus complementarias por medio de dos enlaces del tipo Puente de Hidrógeno, lo cual implica un menor gasto de energía para la apertura del ADN.

2° ETAPA-   INICIACIÓN DE LA SÍNTESIS

La iniciación se produce mediante la unión de la ARN polimerasa (Holo enzima) al ADN de doble cadena. Para que la cadena molde esté disponible para el apareamiento  de bases con los ribo nucleótidos, las dos cadenas de ADN deben separarse. El desenrollamiento es local y se produce cuando la Holo enzima contacta con la TATA Box.

Una vez que el complejo promotor se encuentra abierto, la ARN pol. Comienza la síntesis. La fase de iniciación no se completa hasta que se hallan polimerizado los primeros seis ribo nucleótidos.

3° ETAPA-   ELONGACIÓN DE LA CADENA DE ARN MENSAJERO

Después que se han colocado los primeros seis ribo nucleótidos, la ARN polimerasa sufre un cambio en su conformación, perdiendo la sub unidad σ. Se continúa la síntesis en el estado de Core anteriormente descrito. El Core se mueve a lo largo del ADN colocando los ribo nucleótidos complementarios a la cadena de ADN molde, abriendo la hélice a medida que se desplaza. Los ribo nucleótidos se unen al extremo 3’ de la cadena de ARN en crecimiento, formándose un  Híbrido ARN-ADN en la región desenrollada, el cual se mantiene estabilizado mediante enlaces puente de Hidrógeno. El híbrido tiene una longitud aproximada de 12 pb y el nuevo ARN es liberado de estas uniones cuando el ADN recupera su estado de doble hélice por desplazamiento del Core.

4° ETAPA-    TERMINACIÓN DE LA SÍNTESIS Y LIBERACIÓN DE LA CADENA DE ARNm

La terminación ocurre en una secuencia determinada del ADN, denominada Secuencia Terminadora. En este punto, la enzima deja de añadir los ribo nucleótidos a la cadena de ARN en crecimiento, liberando el producto terminado y disociándose del ADN.

La terminación requiere que todos los enlaces Puente de Hidrógeno, que mantenían al Híbrido ARN – ADN, se rompan volviéndose a reconstituir el ADN dúplex.

Las secuencias terminadoras muestran las siguientes similitudes:

i) Todas contienen secuencias  Palindrómicas  justo antes del punto de terminación. El palíndromo está caracterizado por poseer repeticiones inversas conteniendo un segmento central no repetido  (ej. ATCATCGACTA).

ii) La secuencia palindrómica continúa con una secuencia de pares A-T, las cuales producen en el ARN mensajero una secuencia de 6 a 8 Uracilos en el extremo transcrito.

Literatura Citada.

http://www.korion.com.ar/archivos/transytrad.pdf

SEP                      SNEST                      DGEST

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CIUDAD ALTAMIRANO

UNIDAD #6 TRANSCRIPCIÓN GENÉTICA.

Nombre del Alumno: Gonzalez Aguirre Carlos A.

Número de Control: 09930040 

Carrera: Lic. Biologia

Ciudad Altamirano, Gro. México. 04 de Mayo del 2012

Introducción

La transcripción es el proceso por el cual se sintetiza un ARN usando como molde al ADN. La transcripción del ADN es el primer proceso de la expresión génica, mediante el cuál se transfiere la información contenida en la secuencia del ADN hacia la secuencia de proteínautilizando diversos ARN como intermediarios. Durante la transcripción genética, las secuencias de ADN son copiadas a ARN mediante una enzima llamada ARN polimerasa que sintetiza un ARN mensajero que mantiene la información de la secuencia del ADN. De esta manera, la transcripción del ADN también podría llamarse síntesis del ARN mensajero.

A su vez los genes eucariotas suelen organizarse como Unidades de Transcripción complejas, es decir que un gen no es tan simple como se creía antes sino que puede poseer más de un sitio para iniciar la transcripción. Es decir que en algunos tejidos puede ser eliminado junto a intrones un exón que sin embargo es necesario en otros. Por ello se denomina alternativo, puede ser distinto en diferentes tipos celulares. En cambio en las bacterias (procariotas) los genes se transcriben juntos en un mismo ARNm denominado policistrónico. Esto es porque el genoma es mucho más pequeño y así los genes que codifican proteínas relacionadas en una misma vía metabólica se transcriben todos al mismo tiempo para luego traducirse juntos también.

Objetivo

1._ Conocer los eventos de síntesis del ARN como molécula precursora de la síntesis proteica y su importancia en el funcionamiento de los seres vivos.

Metodología

Para la realización de la unidad número 6 se tomarán referencias bibliográficas de;

 1._ M. Devlin Thomas. 2000. Bioquímica, libro de texto con aplicaciones clínicas. Editorial Reverte, S.A.  Impreso en México. 

2._ Lehninger. Bioquímica. Editorial: Omega. Año: 2003 2da Edición. Que se localizan en el centro de información del Tecnológico