teminmodificaciones del "dogma central de la biología molecular"
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Temin Modificaciones del "Dogma Central de la Biología Molecular"
Bases Físicas de la
Herencia
Estructura del DNA
Uniones entre bases
Hipótesis replicación DNA
La Helicasa desenrolla la molécula
Las proteínas de unión a cadena sencilla
estabilizan el ssDNA
La Primasa inicia la replicación con RNA
La DNA polimerasa extiende el nuevo DNA
La segunda DNA polimerasa remueve el RNA
La DNA ligasa une todos los fragmentos
La Replicación del DNA es simple, pero
requiere un gran grupo de enzimas y
proteínas:
Replicación del DNA
1) Topoisomerasa:desenrrolla2) Helicasa: abre3) Cebador de RNA:Reconoce 3´ (sintetizadopor RNA primasa)4) DNA Polimerasa:adhiere5) Ligasa: une6) Okasaki: fragmentosque se sintetizan encadena rezagada
Síntesis de DNA (5´a 3´)
Replicación del
DNA
• Replicación: continua (cadena adelantada) y discontinua (cadena
retrasada)
•Discontinua
•Cebador (pequeño RNA 2-60 nucleótidos añadido
por la primasa o RNA pol que provee 3’ OH)
•Fragmento de Okazaki por DNA pol III (1500 bp
en procariotas y 150 en eucariotas)
•Pol I elimina cebador 3’ -> 5’ y llena huecos (gap)
•Ligación (DNA ligasa, enlace fosfodiéster)
Replicación del DNA
•Enzimas que sintetizan (replican) el DNA
• E. coli
• DNA polimerasa I (rellena huecos y repara)
• DNA polimerasa II y III (función principal en la
síntesis)
• Añade bases en ambas cadenas en la dirección 5’
3’
• Requiere un 3’ OH final
• Eucariotes
• 5 polimerasas
• y principal en replicación
• , y exonucleasas
• Corrección de pruebas: actividad 3’ 5’ exonucleotídica.
Sustituye bases mal emparejadas por correctas
Replicación del DNA
Existen las dos formas de replicación:
En general, es Bidireccional:• genomas bacterianos• cromosomas de células eucariotas
• en el ADN mitocondrial• en algunos virus
TRANSCRIPCION
• El proceso mediante el cual la información almacenada en el DNA se recupera mediante la síntesis de RNA dependiente de un molde.
REPLICACION Y TRANSCRIPCION
SIMILITUDES• Se utilizan nucleótidos trifosfatados
• El crecimiento de la cadena va en dirección 5’3’
DIFERENCIAS• Solo se transcribe una hebra de DNA
• Solo una pequeña fracción del genoma es transcito
TRANSCRIPCIÓN• Función: la formación del transcrito de RNA mediante la
catálisis de la unión de nucleótidos libres a la cadena molde del DNA formando una monohebra de RNA.
• Propiedades que hacen posible la síntesis del transcrito de RNA
1. COMPLEMENTARIEDAD DE BASES ENTRE DNA Y RNA: A-U, C-G, G-C, T-A
2. UNIÓN DE PROTEÍNAS ESPECIFICAS AL DNA (RNA Polimerasa y otras proteínas que actúan como factores de transcripción).
Propiedades del RNA
Una cadena, no doble hélice. Apareamiento intramolecular -> RNA contorsionista molecular
Azúcar ribosa (OH en el carbono 2’)
Esqueleto azúcar-fosfato en posiciones 5’-3’ del azúcar como DNA
Uracilo en vez de Timina, se empareja con Adenina, y también con Guanina cuando se pliega (no en la transcripción).
Catalizador biológico -> Ribozima
RNA (Acido Ribonucleico)
• Tipos mas importantes:
– mRNA Se sintetiza a partir de DNA y se utiliza como molde para la síntesis proteica en ribosomas
– rRNA Compone los ribosomas que se encargan de la síntesis de proteínas
– tRNA Se une a los aminoácidos y los transporta al ribosoma para la síntesis de proteínas
ORIENTACIÓN DE LA TRANSCRIPCIÓN
TRANSCRIPCION EN PROCARIOTES
• En procariotes una sola RNA pol cataliza la síntesis de las tres clases de RNA
• La RNA pol cataliza la reacción de transcripción a una velocidad aprox. 50 nucleótidos/s
• En E. coli hay aprox. 3000 moléculas de RNA pol
• Una vez la RNA pol se une a un molde de DNA e inicia la transcripción rara vez se disocia hasta que llega a una señal de terminación
Etapas de la transcripción •Iniciación: Secuencias promotoras (se une la RNA polimerasa) Procariotas: Secuencias consenso Pribnow (-10 pb aguas arriba) y región -35 pb
Etapas de la transcripción •Iniciación:
• Secuencias promotoras (se une la RNA polimerasa) • Procariotas: Secuencias consenso Pribnow (-10 pb
aguas arriba) y región -35 pb
• Eucariotas: Caja TATA (-25 pb) y CAAT (-70 pb)
Etapas de la transcripción…
•Elongación: • 5’->3’• Enrollamiento aguas arriba (5’) y desenrollamiento aguas
abajo (3’) del DNA
•Terminación:• Dependiente del factor Rho• Independiente de Rho
Terminación: mecanismo intrínseco -> DNA
Palíndrome, estructura tallo-bucle
Región 3’ no traducida de ~ 40 bases (3’UTR)
TERMINACION DEPENDIENTE DEL FACTOR
TRANSCRIPCION EN EUCARIOTAS• Es un proceso de mucha discriminación (según el tejido o
etapa del desarrollo serán los genes que se van a transcribir)
• La maquinaria de la transcripción debe tener en cuenta la compleja estructura de la cromatina eucariota
• Requiere de varios tipos de RNA polimerasas
• La RNA polimerasa requiere de factores adicionales llamados factores de transcripción para iniciar la transcripción
• Tiene que haber un procesamiento complejo del mRNA que permita escindir los intrones del mensaje y transportar la molécula al citoplasma
RNAs Polimerasa en Eucariotas• 1- Existen tres tipos de RNA polimerasa
La I, la II y la III
• RNA polimerasa I, 13 subunidades. Se localiza en el núcleo y en el nucleolo. -> Síntesis de rARN 45S.
• RNA polimerasa II, 12 subunidades. Se localiza en el nucleoplasma. -> Síntesis de los hnRNA (transcrito primario), los precursores de los mRNA.
• RNA polimerasa III, 17 subunidades. Se localiza en el nucleoplasma. -> Síntesis rRNA 5S y tRNA.
Transcripción Eucariotas
Transcripción Eucariotas
Transcripción Eucariotas
• Exón: secuencia codificante• Intrón: secuencia no codificante entre dos exones
Estructura del gen eucariotico
Diferencias eucariotas - procariotas
Diferencias eucariotas - procariotas
Característica Procariota Eucariota
Promotor Cajas y zona operadora Solo cajas
Cistrón Policistrones Monocistrones
RNA polimerasa una sola, con 5 subunidades distintas
3 RNA polimerasas.
EstabilizaciónEl RNA recién transcrito, no tiene.
Contiene, al comienzo de la cadena, 7-metil-guanosina o CAP, y al final de la cadena, una secuencia poli A.
Comienzo RNA pol, se autoacopla al promotor
RNA pol, necesita la presencia de proteínas de iniciación, que se unan antes que ella al ADN.
Intrones No tieneTiene y se eliminan mediante splicing (corte y empalme).
Lugar de acción Inmediatamente, al ser creado En el citoplasma.
El “dogma” central revisado
Transcripción inversa
Traducción Proceso por el que la secuencia de nucleótidos de un mRNA determina la estructura primaria de una proteína
•Aparato decodificador -> Secuencia primaria de polipéptido
Ribosomas (rRNA + proteínas): lugar de síntesistRNA: Portador de aminoácidosmRNA: Portador del mensaje cifrado
Factores adicionales: IF, EF, RF, enlaces fosfatos
•Separación componentes mediantes centrifugación en gradiente de sacarosa (velocidad de sedimentación, S-Svedberg-)
Proceso por el que la secuencia de nucleótidos de un mRNA determina la estructura primaria de una proteína
•Aparato decodificador -> Secuencia primaria de polipéptido
Ribosomas (rRNA + proteínas): lugar de síntesistRNA: Portador de aminoácidosmRNA: Portador del mensaje cifrado
Factores adicionales: IF, EF, RF, enlaces fosfatos
•Separación componentes mediantes centrifugación en gradiente de sacarosa (velocidad de sedimentación, S-Svedberg-)
95% RNA total
Ribosoma
tRNA: la molécula adaptadoratRNA: la molécula adaptadora
tRNAtRNA
•Región específica (anticodón) que se une a mRNA (codón)
•tRNAs son muy semejantes. 80 nc. Bases raras.
•Lazoz T, lazo anticodón y lazo dihidroU
•Carga del aminoácido: Aminoacil tRNA, enlace ~P
• Aminoacil tRNA sintetasa específica para cada aa (20) • ATP• Unión aa extremo 3’OH del tRNA• Algunas tRNA reconoce > 1 codón: tambaleo
Aa + ATP -> aa ~P – adenosina + tRNA -> aa~tRNA +adenosina+P
•Durante la síntesis se reconoce el tRNA (su anticodón) y no el aminoácido (Experimento de Chapeville)
•Región específica (anticodón) que se une a mRNA (codón)
•tRNAs son muy semejantes. 80 nc. Bases raras.
•Lazoz T, lazo anticodón y lazo dihidroU
•Carga del aminoácido: Aminoacil tRNA, enlace ~P
• Aminoacil tRNA sintetasa específica para cada aa (20) • ATP• Unión aa extremo 3’OH del tRNA• Algunas tRNA reconoce > 1 codón: tambaleo
Aa + ATP -> aa ~P – adenosina + tRNA -> aa~tRNA +adenosina+P
•Durante la síntesis se reconoce el tRNA (su anticodón) y no el aminoácido (Experimento de Chapeville)
Resumen
•Requiere mucha energía (90%) Un enlace peptídico requiere: 2 ATP carga 2 tRNA, 1 GTP (tRNA en sitio A), 1GTP (translocación)• Procariotas:• Acoplamiento transcripción – traducción• Más de un gen por mRNA: mensajeros policistrónicos. Vel síntesis:
300 aa/20 segundos
• Eucariotas: No acoplamiento, mensajeros no policistrónicos. Vel síntesis: 30 aa/2,5 minutos
• Muchos ribosomas se encuentran en un mRNA (polisoma o poliribosoma)
• Proteínas de membrana: péptido señal
• Aminoácidos N-terminal (10-20) + partícula reconocimiento señal (SRP)
• Se une ribosoma a una proteína de atraque de la membrana• Eliminación del péptido señal
Resumen
•Requiere mucha energía (90%) Un enlace peptídico requiere: 2 ATP carga 2 tRNA, 1 GTP (tRNA en sitio A), 1GTP (translocación)• Procariotas:• Acoplamiento transcripción – traducción• Más de un gen por mRNA: mensajeros policistrónicos. Vel síntesis:
300 aa/20 segundos
• Eucariotas: No acoplamiento, mensajeros no policistrónicos. Vel síntesis: 30 aa/2,5 minutos
• Muchos ribosomas se encuentran en un mRNA (polisoma o poliribosoma)
• Proteínas de membrana: péptido señal
• Aminoácidos N-terminal (10-20) + partícula reconocimiento señal (SRP)
• Se une ribosoma a una proteína de atraque de la membrana• Eliminación del péptido señal
TraducciónTraducción
Existen las dos formas de replicación:
En general, es Bidireccional:• genomas bacterianos• cromosomas de células eucariotas
En algunos casos es Unidireccional, ej: • en el ADN mitocondrial• en algunos virus