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Transcripción en eucariontes
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Diferentes tipos de RNA polimerasas
! 1. RNA Polimerasa I sintetiza RNA ribosomal (rRNA) 5.8S, 18S y 28S. ! 2. RNA Polimerasa II sintetiza RNAs mensajeros (mRNA), RNAs pequeños nucleolares (snoRNA), micro RNAs (miRNA), RNAs pequeños interferentes (siRNA) y la mayoría de RNAs pequeños nucleares (snRNA). ! 3. RNA polimerasa III sintetiza RNAs de transferencia (tRNAs), rRNA 5S y algunos RNAs pequeños nucleares (snRNAs).
! En plantas hay RNA Polimerasa IV y V involucradas en la síntesis de ciertos siRNAs y silenciamiento epigenético.
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La Topología del DNA eucarionte impone mayor limitación al acceso de la RNA polimerasa y factores de transcripción
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Organización nuclear eucarionte
Territorios cromosómicos Nucleolo
Fábricas transcripcionales
Poros nucleares
Complejos ribo-nucleoprotéicos nucleares
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Territorios cromosómicos nucleares
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Chakalova et al., 2005
Fábricas transcripcionales
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INTERFASE METAFASE TRANSCRIPCIÓN ACTIVA
TRANSCRIPCIÓN INACTIVA
REPLICACIÓN
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B A
EUCROMATINA VS HETEROCROMATINA
Transcripción
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Proteínas modificadoras de Histonas
Remodeladores de cromatina
Factores de Transcripción y RNA polimerasa
Otros Remodeladores de cromatina
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Promotores Basales eucariontes Clase II (RNA pol II) para mRNAs
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Bacteria Eucariontes INICIO
Complejo cerrado
Unión Holoenzima
Complejo abierto
Síntesis de RNA
Escape del promotor
Unión TBP
Cambio conformacional Unión TFIIB
Unión RNA pol II y TFIIF
Complejo de pre-inicio
Unión TFIIE y TFIIH
Complejo de inicio
Escape del promotor
Liberación de Sigma
Fosforilación de CTD De RNA pol II y liberación De varios factores TFII
Síntesis de RNA
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Factores Basales de transcripción Clase II (TFII) TFIID: TBP (proteína de unión a caja TATA) y factores accesorios TFIIA: Estabiliza la unión de TFIID TFIIB: Ayuda a posicionar al complejo de factores y la RNA pol II sobre el promotor TFIIF: Proporciona la ocupación de 30 pb, tiene actividad de helicasa para abrir la doble cadena en el sitio +1
TFIIE: Recluta a TFIIH y regula sus actividades de helicasa y cinasa
TFIIH: Complejo de 9 subunidades: actividad de helicasa para abrir la doble hélice e iniciar transcripción; actividad de cinasa para fosforilar el Dominio Carboxilo Terminal (CTD) de la RNA pol II y permitir escape del promotor; actividad de exonucleasa para reparar errores en NER
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La unión de TBP a un sitio TATA distorsiona la cadena y permite el reconocimiento del sitio +1 por las tres polimerasas eucariontes
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La RNA polimerasa II - 12 subunidades formando un complejo de mas de 500 kDa
RNA pol bacteriana
cola que se fosforila (CTD)
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Esquema General del Complejo Transcripcional Eucarionte
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TFs: Factores basales de transcripción; TFI (RNA pol I), TFII (RNA pol II), TFIII (RNA pol III) TAFs: Factores de transcripción accesorios (facilitan la unión de TFs) Activadores: Proteínas que unen secuencias distantes en el DNA llamadas “enhancer” o “intensificador” y estimulan la transcripción Represores: Proteínas que unen secuencias distantes en el DNA llamadas “silencer” o “silenciador” y reprimen la transcripción MEDIADOR: Complejo MULTI-proteico que comunica a los Activadores/Represores con TFs/TAFs para REGULAR los niveles de Transcripción (NO se une directamente al DNA) PIC: Complejo de pre-inicio de la transcripción
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Unidades transcripcionales Clase I (Transcritos por RNA pol I)
ARN ribosomal 18S, 28S, 5.8S
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Los promotores de Clase III (RNA pol III) se distinguen por ubicarse dentro de la región que se transcribe (entre +41 y +87) Unidades transcripcionales de tRNAs y rRNA 5S, otros snRNAs El complejo de RNA pol III es el mas grande y pesa 700 kDa
Unidades transcripcionales Clase III (Transcritos por RNA pol III)
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ELONGACIÓN Bacteria Eucariontes
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ELONGACIÓN Eucariontes
Modificación del extremo 5’ del RNA
Modificación del extremo 3’ del RNA Remoción de intrones
mRNA
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1. Capping
1) La fosfatasa remueve un fosfato del 5´ 2) Una guanil transferasa
agrega GMP 3) Una metil transferasa
agrega el grupo metilo
Adición de “cap” (7mGpppN) en el extremo 5’
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¿Para qué el 5’ Cap?
1. Le da estabilidad al mRNA en el extremo 5’ (evita corte por exonucleasas de RNA). 2. Permite la exportación nuclear del mRNA, o en su caso la retención en el núcleo. 3. Posibilita el inicio de la traducción en mRNAs eucariontes. 4. Promueve la degradación de mRNAs cuando están las señales celulares apropiadas.
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Corte en la unión exón-intrón; junta dos exones Dos reacciones de trans-esterificación Catalizadas por RNA; RIBOZIMA
2. Remoción de intrones (splicing)
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Existen secuencias específicas en los límites exón-intrón y una Adenina en contexto de secuencia que promueve la catálisis
R= purinas Y= pirimidinas
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Los snRNAs forman parte de partículas ribonucleoprotéicas (snRNPs): U1, U2, U4, U5, U6 Además participan otras proteínas como BBP y U2AF
Una molécula de RNA (snRNA) es responsable del corte: actividad RIBOZIMA
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3. Poliadenilación en extremo 3’ TERMINACIÓN
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Proteínas específicas reconocen las secuencias de poliadenilación
TERMINACIÓN
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El RNA es cortado y la enzima Poli-A polimerasa (PAP) agrega Adeninas (50-250)
TERMINACIÓN
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Proteínas de unión a la cola de poli A se unen (PABP)
TERMINACIÓN
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Pueden existir cortes alternativos de intrones/exones en el pre-mRNA (Splicing altenativo) y sitios alternativos de poliadenilación
Un gen
5 mRNAs maduros 5 proteínas diferentes
Fuente de variabilidad genética, dependiendo de tejido, desarrollo, etc.
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El receptor de exporte nuclear dirige la salida del mRNA del núcleo al citoplasma
La salida del mRNA es coordinada por proteínas unidas a la molécula: CBC: Complejo de proteínas de unión al “5’ Cap” EJC: Complejo de “splicing” de intrones PABP: Proteína de unión a cola de poli A
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Inhibidores de la transcripción eucarionte
+ N H
Sar L-Pro L-meVal
D-Val L-Thr
O
Sar L-Pro L-meVal
D-Val L-Thr
O
O O C C N NH2
O O CH3 CH3
Acridina
Actinomicina D
Se intercala entre bases G y C
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a-amanitina
Es un octapéptido bicíclico que se obtiene del hongo Amanita phalloides. Inhibe la transcripción de la RNA polimerasa II eucarionte.
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Procariontes Eucariontes 1. Todas las especies de RNA son sintetizadas por la misma especie de RNA polimerasa.
1. Hay 3 diferentes RNA polimerasas responsables de la transcripción de diferentes moléculas de RNA
2. El mRNA se traduce durante la transcripción.
2. El mRNA es procesado antes de ser transportado a citoplasma (adición de CAP, cola de poliA, splicing
3. Los genes son segmentos contiguos de DNA alineados ininterrumpidamente con el RNA traducido a proteína.
3. Los genes frecuentemente se interrumpen por intrones.
4. Los mRNAs son frecuentemente policistrónicos (operones)
4. Los mRNAs son monocistrónicos
5. La RNA polimerasa solo requiere a sigma para reconocer el promotor
5. Las RNA polimerasas requieren múltiples factores de transcripción adicionales para reconocer el promotor.
6. No hay procesamiento co- y post-transcripcional del mRNA
6. El mRNA sufre procesamiento extenso durante y después de la transcripción
Resumen