Transcripción en eucariotas genes tipo I

5/10/2018 Transcripción en eucariotas genes tipo I - slidepdf.com

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TRANSCRIPCIÓN DE LOS GENES EUCARIÓTICOS DE CLASE I

• INTRODUCCIÓN A LOS GENES DE CLASE I.

La trascripción en las células eucariotas es mucho más compleja que en

procariotas.

Los procariotas suelen tener un solo cromosoma por célula y en

prácticamente todos los casos el cromosoma contiene únicamente una copia de

cada gen. Unos pocos genes, como los del rARN, están repetidos varias veces. Casi

todos los genes en bacterias son exactamente colineales con la secuencia de

aminoácidos que codifican.

Tamaño del genoma (número de pares de nucleótidos por genoma haploide)

La organización de los genes eucarióticos es mucho más compleja, los genes

eucarióticos, o por lo menos la mayoría, tienen una estructura tal que sus

secuencias de nucleótidos contiene uno o más segmentos intercalados de ADN que

no codifican la secuencia de aminoácidos del producto polipeptídico, se llaman

intrones, y los segmentos codificantes se denominan exones.

La transcripción en células eucarióticas se divide en tres clases, siendo

realizada cada una por una ARN polimerasa diferente, cada polimerasa tiene una

función específica y se fija a diferentes secuencias promotoras.



• ARN polimerasa I genes clase I

Codifican rARNs 28S, 5.8S y 18S

• ARN polimerasa II genes clase II

Genes de proteínas; casi todos los snARN

• ARN polimerasa III genes clase III

Codifican tARNs, rARN 5S, U6-snARN, scARNs

• ARN polimerasas mitocondrial y cloroplástica

El caso que nos ocupa es el de la ARN Polimerasa I, que es la responsable de un solo

tipo de ARN, el ARN prerribosómico, que contiene el precursor de los rARN 18S,

5,8S y 28S

La estructura de los genes eucariotas de clase I sería la siguiente:



• MECANISMO DE TRANSCRIPCIÓN.

El mecanismo de transcripción se divide en cuatro etapas:

1-Reconocimiento del molde: aquí tiene lugar la unión de la ARN polimerasa al ADN de

doble cadena en la región del promotor. Es entonces cuando las cadenas de ADN se

separan para exponer la cadena molde al apareamiento de bases con ribonucleótidos. La

burbuja de transcripción se origina mediante un desenrollamiento local que se inicia en el

sitio de unión de la ARN polimerasa. En el caso de promotores débiles es en este paso

donde tiene lugar el ensamblaje de todas las proteínas necesarias para iniciar la síntesis.

Promotor en eucariotas (conjunto de secuencias que determinan el sitio de inicio de la transcripción)

2-Iniciación: síntesis de los primeros enlaces nucleotídicos en el ARN. La enzima

permanece en el promotor mientras sintetiza los primeros nueve enlaces. La fase de

iniciación puede verse retrasada por la ocurrencia de intentos abortivos en los que la

enzima sintetiza pequeños fragmentos (< 9 bases) y los libera y vuelve a sintetizar ARN

otra vez. La fase de iniciación termina cuando la enzima comienza a alargar la cadena y

abandona el promotor.

Inicio de la transcripción por la ARN Polimerasa I



3-Alargamiento de la cadena: la enzima se mueve a lo largo del ADN y extiende la cadena

creciente de ARN. A medida que la enzima se mueve desenrolla la hélice de ADN para

exponer un nuevo segmento de la cadena molde del ADN en forma de simple cadena. Los

nucleótidos se añaden covalentemente al extremo 3´OH y se forma un híbrido ADN-ARN en

la región desenrollada. Detrás de la burbuja se vuelve a formar la doble hélice de ADN y el

ARN emerge como una cadena libre. La estructura del ADN se altera en la zona de la

burbuja, la cadena molde que se encuentra en este punto en forma de simple cadena se

aparea con el ARN naciente en el punto de crecimiento.

4-Terminación: implica el reconocimiento del punto que determina el final de la adición de

bases a la cadena. Debe cesar la formación de enlaces fosfodiéster y el complejo de

transcripción debe desintegrarse. Cuando se añade la última base la burbuja de

transcripción colapsa al desaparecer el híbrido ADN-ARN y tanto la enzima como el ARN son

liberados. La secuencia de ADN necesaria se denomina terminador.

En el caso de eucariotas es similar a la de procariotas, pero mucho más compleja.

En este caso la unión de la polimerasa al promotor no es directa además de la ARN

polimerasa intervienen un gran número de proteínas necesarias para iniciar la trascripción:

La trascripción en eucariotas requiere el desempaquetamiento del ADN que es la

remodelación de la cromatina y desembalaje del nucleosoma. Existe un transporte del

ARN al citosol y un procesamiento complejo del ARN

La ARN polimerasa I, que contiene 13 subunidades, transcribe solo los genes para

el ARN ribosómico de un único tipo de promotor. El segmento transcrito incluye las

secuencias de ARNr tanto largo como corto, las cuales son liberadas luego mas tarde

mediante divisiones y procesamiento. Existen muchas copias de la unidad de transcripción

alteARNndo con espacios que no se transcriben organizadas en grupos.

El ARN ribosómico es el principal producto de la transcripción, el numero de genes

de los ARNr va desde siete en E.coli hasta 100-200 en eucariotas inferiores hasta varios

cientos en eucariotas superiores. Los genes del ARNr grande y pequeño (de las subnidades

grande que contiene moléculas de ARNr 28S, 5.8S y 5S y pequeña, que tiene un ARNr 18S

del ribosoma, respectivamente) suelen formar una pareja en tándem. La ausencia de

variaciones identificables en las secuencias de las moléculas de ARNr implica que todas las



copias de cada gen deben ser idénticas o al menos con diferencias no detectables. En la

mayoría de los núcleos eucariotas los genes del ARNr están en uno o varios grupos

genéticos en tándem que en ocasiones reciben el nombre de ADNr. Una importante

característica de un grupo en tándem es que origina un mapa de restricción circular, tal

como se muestra a continuación

A y B unidad de repetición. C final de una repetición y principio de la siguiente. Se origina un mapa

circular. Esto hace difícil diferenciar los extremos de un grupo genético.

Después de la trascripción, el pre-ARNr 45S, se procesa para dar las moléculas de

ARNr 18S, 5.8S y 28S. Los ARNr se combinan entonces con el ARNr 5S de otras regiones del

núcleo y se sintetizan en el citosol las proteínas ribosómicas.

La región del núcleo en la que tiene lugar la síntesis del ARNr tiene un aspecto

característico con un centro de naturaleza fibrilar rodeado con una corteza granular. El

centro es donde el molde del ADN se transcribe en ARN y la corteza esta constituida por las

partículas de ribonucleoproteina a las que ese ARNr

se ensambla. El área completa se denomina nucleolo,

es decir el lugar del ensamblaje de la subunidad

ribosómica en los eucariotas, y su morfología se

muestra en la siguiente figura



El core del nucleolo identifica el ADNr que esta en

trascripción y la corteza granular que lo circunda esta

compuesta por subunidades ribosómicas unidas.

• FACTORES IMPLICADOS

La ARN polimerasa I es una enzima compleja que contiene 13 subunidades como

hemos comentado anteriormente, se sabe que necesita al menos 2 factores de

transcripción; sin embargo dado que tan solo se trascribe una clase de gen es necesario un

dispositivo complejo, que incluya múltiples lugares de regulación, y múltiples factores de

transcripción, como pasa en la ARN Polimerasa II.

El ARN polimerasa I requiere de dos factores auxiliares:

• UBF1 es un polipéptido que se une a una región rica en G-C tanto en el núcleo del

promotor como en UCE.

• SL1 está formada por 4 proteínas entre las que se encuentra la TBP (del inglés TATA

binding protein), su nombre se debe a que fue descrita en los promotores de tipo II

donde esta proteína se une a una secuencia consenso denominada TATA.

La unión de UBF1 aumenta la eficiencia del evento de iniciación. UBF1 se une a UCEpor su surco menor y provoca un lazo en la doble hélice que acerca ambas regiones

consenso. La SL1 por sí sola no tiene especificidad por el promotor pero una vez que se une

la UBF1 esta se puede unir de forma cooperativa para extender la región cubierta del ADN.

Una vez que ambos factores se han unido la ARN pol se puede unir al núcleo del promotor

para iniciar la transcripción (Figura siguiente).



La TBP no se une a las regiones ricas en G-C por lo que probablemente la unión al

ADN esté mediada por los otros componentes de la SL1. El comportamiento de SL1 se

asemeja al factor sigma en la ARN polimerasa bacteriana que como complejo proteínico no

se une al ADN y sí en presencia de otros elementos. La TBP se encuentra también formando

parte de otros factores requeridos por las polimerasas II y III, un hallazgo común entre

estas tres enzimas en su mecanismo de iniciación es que la presencia de TBP asociada con

otras proteínas actúa como un factor de posicionamiento de la ARN polimerasa para que

esta comience en el sitio adecuado.

• EJEMPLO CONCRETO.

Regulación de los genes de “Mating type” en levaduras”

• La etapa haploide se diferencia en dos tipos celulares: a y α

•

HMRa: conjunto de genes que dan el tipo a• HMRα: conjunto de genes que dan el tipo α

• Las regiones cromosómicas HMRa y HMR α permanecen siempre silenciadas

• Cualquier gen que se introduzca en las regiones HMRa y HMR? queda silenciado

• El ADN incluído en las regiones HMRa y HMR??es insensible a la metilación.

• La expresión de los genes localizados en HMRa y HMR? requiere de su movimiento a

otra región del cromosoma (MAT)





• BIBLIOGRAFÍA

Libros

“Bioquímica”, 3ª edición, Mathews, Van Holde, Ahern. Editorial Addison Wesley.

“Genes VII”, Benjamin Lewin. Editorial Marbán.

“Bioquímica”,4ª edición, Thomas M. Devlin. Editorial Reverté SA.

“Biología Molecular de la Célula”, 3ª Edición, Bruce Alberts. Ediciones Omega.

Páginas web

http://www2.uah.es/biomolq/BM/Esquemas/Tema12.htm

http://www2.uah.es/biomolq/BM/Esquemas/Tema13.htm

http://fbio.uh.cu/genmol2/temas/transcripcion.htm

http://www.um.es/molecula/anucl03.htm

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