TRASNCRIPCION TRASNCRIPCION Y TRADUCCION
1.-EL DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGIA MOLECULAR 1.1.- DEFINICIÓN: El proceso de la formación de las proteínas desde una molécula de DNA tiene a lugar en distinto lugares en la célula. La replicación celular del DNA es una copia del mismo código genético la cadena molde es la cadena continua o verdadera tiene lugar en el núcleo celular, este fenómeno ocurre en el origen de la vida desde la fecundación en la mitosis del embrión.al igual que la trascripción, que es la generación de una cadena de RNA apartir de un molde de DNA, iniciador por un promotor y un terminador, este proceso ocurre en el núcleo después la cadena del RNAm se separa y viaja al citoplasma en el ribosoma en donde ocurre la transcripción junto a RNAt, RNAr para la síntesis de proteínas codificadas.
2.- LA TRANSCRIPCION TRANSCRIPCION Una vez que se conforman las dos cadenas nuevas de ADN, lo que sigue es pasar la información contenida en estas cadenas a una cadena de ARN, proceso que se conoce como transcripción. Aquí la enzima responsable es la a una secuencia específica en el ADN denominada
ARN polimerasa, la cual se une
promotor y sintetiza ARN a partir
de ADN. En la tran transc scri ripc pció ión, n, la info inform rmac ació ión n codi codifi fica cada da en un polí políme mero ro form formad ado o por por la combinación de 4 nucleótidos (ADN) se convierte en otro polímero cuyas unidades también son 4 nucleótidos (ARN). El ácido ribonucleico es similar al ADN (por eso el proceso se denomina transcripción), pero poseen algunas diferencias, como mostramos en la figura 2.
La transcripción de genes puede dar lugar a ARN mensajero ( ARNm, molécula que sirve como molde de la traducción), ARN ribosomal ( ARNr, que forma parte de los
ribosomas, un complejo compuesto por proteínas y ARNr donde se realiza el proceso de tradu traducc cció ión) n) o ARN ARN de tran transf sfer eren enci ciaa (ARNt, moléc molécul ulas as que que func funcio iona nan n como como adaptadores en el proceso de traducción).
2.1.-FENOMENOS EN LA TRANSCRIPCION Si bien estos pasos básicos son los mismos para la mayoría de los organismos, hay diferencias entre los distintos dominios de seres vivos (Bacteria, Arquea y Eucaria) tanto en la replicación como en la transcripción y en la traducción. En organismos procariontes, el ARNm se une a los ribosomas y puede ser traducido tal y como es liberado de la ARN polimerasa, ya que se encuentra en el citoplasma celular y no sufre sufre ning ningun unaa modi modifi ficac cació ión. n. Incl Inclus uso, o, pued puedee ser ser trad traduc ucid ido o a medi medida da que que es transcripto. En los eucari eucariont ontes, es, sin embarg embargo, o, la traducc traducción ión y transc transcrip ripció ción n ocurre ocurren n en forma forma separada. separada. La transcripció transcripción n ocurre en el núcleo núcleo y la traducción, traducción, en el citoplasma, citoplasma, puede ocurrir minutos, horas o incluso días más tarde. Antes de salir del núcleo para ser traducido, el ARNm sufre dos modificaciones, por lo que es llamado
pre-ARNm.
La primera de ellas es el procesamiento por corte y empalme ( splicing splicing , en inglés), en el cual cual se elimin eliminan an alguno algunoss secuen secuencia ciass no codific codificant antes es (o
intrones) y se unen las
secuencias codificantes (exones ). Una molécula de ARNm puede llegar a tener hasta 70 intron intrones, es, que puede pueden n llegar llegar a variar variar de tamaño tamaño entre 80 y 10.000 10.000 nucleóti nucleótidos dos.. La segunda modificación ocurre en los extremos: al extremo 5’ se le une una caperuza (compuesta por guanina metilada) y al extremo 3’ se agrega una “cola” de
poliadenina
o poliA(Figura 3). Luego de todas estas modificaciones, tenemos un ARN maduro.
2.2.- ETAPAS DE LA TRANSCRIPCION
Clásicamente se divide el proceso de la transcripción en 3 etapas principales (iniciación, elongación y terminación), pero realmente se pueden diferenciar 5 etapas:
2.2.1.- Preiniciación Al contrario de la replicación de ADN, ADN, durante el inicio de la transcripción no se requiere la presencia de un cebador para sintetizar la nueva cadena, de ARN en este caso. Antes del inicio de la transcripción se necesitan toda una serie de factores de transcripción que que ejerc ejercen en los los facto factores res de inici iniciac ació ión. n. Esto Estoss se unen unen a secu secuen enci cias as específicas específicas de ADN para reconocer reconocer el sitio donde donde la transcripció transcripción n ha de comenzar y se sintetice el ARN cebador. Esta secuencia de ADN en la que se ensamblan los complejos de transcripción se llama promotor . Los promotores se localizan en los extremos 5'terminales de los genes, genes, antes del comienzo del gen, y a ellos se unen los factores factores de transcripción mediante fuer fuerza zass de Van Van der der Wa Waal alss y enlace enlacess de hidróg hidrógeno eno.. Los promotores tienen secuencias reguladoras definidas, muy conservadas en cada especie, donde las más conocidas son la caja caja TATA TATA (situada sobre la región -10), con la secuencia secuencia consenso TATA(A/T)A( TATA(A/T)A(A/T); A/T); y la caja TTGACA TTGACA (situada en el punto -35). La formación del complejo de transcripción se realiza sobre el promotor TATA, allí se forma el núcleo del complejo de iniciación. Sobre la caja TATA se fija una proteína de unió unión n (TBP (TBP)) junt junto o con con el facto factorr de tran transc scri ripc pció ión n TFII
D
(TF provie proviene ne del inglés inglés::
) . Desp Despué ués, s, a ello elloss se unen unen otro otross fact factor ores es de tran transc scri ripc pció ión n transcri transcripti ption on factor factor ). específicos: TFII A , que estabiliza estabiliza el complejo TF II D -ADN; los factores TF II B y TF II E se unen al ADN y el TF II
F
(una helicasa dependient dependientee de ATP) ATP) y al final la ARN
polimerasa. Todo ello forma un complejo que se llama complejo de preiniciación preiniciación
cerrado. Cuando la estructura se abre por mediación del factor de transcripción TF II H, da comienzo la iniciación.
2.2.2.- Iniciación Primero, una Helicasa separa las hebras de ADN en estas denominadas cajas TATA, ya que la adenina y timina poseen un doble enlace, mientras que la citocina y guanina poseen poseen uno triple. triple. Posteriorm Posteriormente ente se unen los factores y las proteinas de transcripci transcripción ón (TBP, TF2D, TF2B) permitiendo, de esta manera, el acceso de la ARN polimerasa al molde de ADN de cadena simple, siendo esta la ultima en posicionarse. Aunque la búsqueda del promotor por la ARN polimerasa es muy rápida, la formación de la
burbuja de transcripción transcripción o apertura del ADN y la síntesis del cebador es muy lenta. La burbuja de transcripción es una apertura de ADN desnaturalizado de 18 pares de bases, donde empieza a sintetizarse el ARN cebador a partir del nucleótido número 10 del ADN molde de la burbuj burbujaa de transc transcrip ripció ción. n. La burbuj burbujaa de transcr transcripc ipción ión se llama llama
complejo abierto . La ARN polimerasa es una enzima formada por 5 subunidades: 2 subunidades α, 1 subunidad β, 1 subunidad β' y 1 subunidad ω que tiene como función la unión de ribonucleótidos trifosfato. trifosfato. Cuando se forma el complejo abierto, la ARN polimerasa comienza a unir ribonucleótidos mediante enlaces fosfodiéster , y una vez que se forma el primer primer enlace fosfodiéster, fosfodiéster, acaba la etapa de iniciación.y iniciación.y comienza comienza asi comienza la siguiente etapa.
2.2.3.- Disgregación del promotor Una vez sintetizado el primer enlace fosfodiéster, se debe deshacer el complejo del promotor para que quede limpio para volver a funcionar de nuevo. Durante esta fase hay una tenden tendencia cia a despre desprende nderse rse el transcr transcrito ito inicial inicial de ARN y produc producir ir transcr transcrito itoss truncados, dando lugar a una iniciación abortada, común tanto en procariontes como euca eucario riont ntes es.. Una Una vez vez que que la caden cadenaa tran transc scri rita ta alcan alcanza za una una long longit itud ud de unos unos 23 nucleótidos, el complejo ya no se desliza y da lugar a la siguiente fase, la elongación. La disgregación del promotor coincide con una fosforilación de la serina 5 del dominio carboxilo terminal de la ARN polimerasa, que es fosforilado por el TF II H (que es una proteína quinasa dependiente de ATP)
2.2.4.- Elongación La ARN polimerasa cataliza la elongación 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 hidrógeno que determina el siguiente nucleótido del molde de ADN, el centro activo de la ARN polimerasa reconoce a los ribonucleótidos trifosfato entrantes. Cuando el nucleótido entrante forma los enlaces de hidrógeno idóneos, entonces la ARN polimerasa polimerasa cataliza cataliza la formación del enlace fosfodiéster que fosfodiéster que corresponde. A esto se le llama elongación, la segunda etapa de la transcripción del ARN.
2.2.5.- Terminación Al finalizar la síntesis de ARNm, esta molécula ya se ha separado completamente del ADN (que recupera su forma original) y también de la ARN polimerasa, terminando la transcripción. La terminación es otra etapa distinta de la transcripción, porque justo cuan cuand do
el
comp comple lejo jo
de
tran transc scri ripc pció ión n
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acti activa vam mente ente debe debe
desens desensamb amblars larsee una vez que la elonga elongació ción n se ha comple completad tado. o. La termin terminació ación n está está señalizada por la información contenida en sitios de la secuencia del ADN que se está trans transcr crib ibie iend ndo, o, por por lo que que la ARN ARN poli polime meras rasaa se deti detien enee al tran transc scri ribi birr algun algunas as secuen secuencia ciass especia especiales les del ADN. ADN. Estas Estas secuenc secuencias ias son son ricas ricas en guanina y citosina, situadas en el extremo de los genes, seguidas de secuencias ricas en timina, timina, formando secuencias palindrómicas , que cuando cuando se transcriben transcriben el ARN recién sintetizado sintetizado adopta adopta una estruct desestabiliza el complejo complejo ARN-ADN, ARN-ADN, obligando obligando a estructura ura en horquill horquilla a que desestabiliza separarse de la ARN polimerasa, renaturalizándose la burbuja de transcripción
3.-LA TRADUCCION La
proceso general general traducción es el segundo proceso de la síntesis proteica (parte del proceso
de la expresión génica). génica). La traducción ocurre en el citoplasma, donde se encuentran los ribosomas. ribosomas. Los ribosomas están formados por una subunidad pequeña y una grande que rodean al ARNm. En la traducción, el ARN mensajero se decodifica para producir un polipéptido específico de acuerdo con las reglas especificadas por el código genético. Es el proceso que convierte una secuencia de ARNm en una cadena de aminoácidos para formar una proteína. Es necesario que la traducción venga precedida de un proceso de transcripción. transcripción. El proces proceso o de traduc traducció ción n tiene tiene cuatro cuatro fases: fases: activa activació ción, n, iniciac iniciación ión,, elong elongac ació ión n y term termin inaci ación ón (ent (entre re todo todoss desc descri ribe ben n el creci crecimi mien ento to de la caden cadenaa de aminoácidos, o polipéptido, que es el producto de la traducción). En la activación, el aminoácido (AA) correcto se une al ARN de transferencia (ARNt) correcto. Aunque técnicamente esto no es un paso de la traducción, es necesario para que se produzca la traducción. El AA se une por su grupo carboxilo con el OH 3' del ARNt ARNt medi median ante te un enla enlace ce de tipo tipo éste éster. r. Cuan Cuando do el ARNt ARNt está está enla enlaza zado do con con un aminoácido, se dice que está "cargado". La iniciación supone que la subunidad pequeña del ribosoma se enlaza con el extremo 5' del ARNm con la ayuda de factores de iniciación (FI), otras proteínas que asisten el proceso. La elongación ocurre cuando el siguiente aminoacil-ARNt (el ARNt cargado) de la secuencia se enlaza con el ribosoma además de con un GTP y un factor de elongación. La terminación del polipéptido sucede cuando la zona A del ribosoma se encuentra con un codón de parada (sin sentido), que son el UAA, UAG o UGA. Cuando esto sucede, ningún ARNt puede reconocerlo, pero el factor de liberación puede reconocer los codones sin sentido y provoca la liberación de la cadena polipeptídica. La capacidad de desactivar o inhibir la traducción de la biosíntesis de proteínas se utiliza en antibióticos como la anisomicina, la cicloheximida, cicloheximida, el cloranfenicol y la tetraciclina. tetraciclina.
3.1.- SISTESIS DE PROTEINAS El ARNm porta porta inform informaci ación ón genética codi codifi fica cada da en form formaa de secu secuen enci ciaa de ribonucleótidos desde los cromosomas hasta los ribosomas. Los ribonucleótidos son "leídos "leídos"" por la maquin maquinari ariaa traduc traductor toraa en una secuenc secuencia ia de triple tripletes tes de nucleótidos llamados codones. Cada uno de estos tripletes codifica un aminoácido específico. El ribosoma y las moléculas de ARNt traducen este código para producir proteínas. El ribosoma es una estructura con varias subunidades que contiene ARNr y ARNr y proteínas. Es la "fábrica" en la que se montan los aminoácidos para formar proteínas. El ARNt son peque pequeñas ñas cadena cadenass de ARN no codifi codificad cador or (de 74-93 74-93 nucleó nucleótid tidos) os) que transpo transporta rtan n aminoácido aminoácidoss al ribosoma. ribosoma. Los ARNt tienen un lugar para anclarse al aminoácido aminoácido,, y un lugar llamado anticodón. El anticodón es un triplete de ARN complementario al triplete de ARNm que codifica a su aminoácido. La aminoacil-ARNt sintetasa (una enzima) enzima) cataliza el enlace entre los ARNt específicos y los aminoácidos que concuerdan con sus anticodones. El producto de esta reacción es una molécula de aminoacil-ARNt. Esta amin aminoa oaci cil-A l-ARN RNtt viaja viaja al inter interio iorr del del ribo riboso soma ma,, dond dondee los los codo codone ness de ARNm ARNm se enfrentan con los anticodones específicos del ARNt mediante el emparejamiento de bases. Luego se utilizan los aminoácidos que portan los ARNt para montar una proteína. La energía requerida para traducir proteínas es significativa. Para una proteína que contenga n aminoácidos, el número de enlaces fosfato de alta energía necesarios para traducirla es 4n-1. Es también el proceso mediante el que los ribosomas utilizan la secuen secuencia cia de codone codoness del ARNm ARNm para para produc producir ir un polipé polipépti ptido do con una secuencia secuencia particular de aminoácidos.
LA TRADUCCION RNA transferente transferente
PROCESO DE TRADUCCION
RESUMEN Replic Replicaci ación ón implica implica diversas diversas enzima enzimass : la Heliac Heliacaa que habré la cadena cadena del DNA, Topoizomerasa que mantiene la cadena abierta, La DNA Polimeraza que sintetisa DNA apartir apartir de un fragmen fragmento to de RNA que llamarem llamaremos os (promo (promotor tor,, Iniciad Iniciador or o Primer Primer)) sintetizado por una enzima llamada Primasa, La replicación por AND polimerasa inicia a partir de este codon, cuando se termina la síntesis quedan estos primer la polimerasa I se encarga de eliminar estos tripletes de RNA, los fragmentos que quedan son DNA (Fragmentos de okasaki) La Ligasa es la enzima encargada de unir estos fragmento quedandonos una cadena pura de DNA nueva.
La Trascripción similar proceso que el de la replicación para empezar las enzima que habré en DNA es la Helicaza, Para la síntesis del RNA se hace uso de la RNA Polimerasa y no se necesita el Primer pues es otro proceso se realiza en sentido 3’-5’ hay mayor tasa de error que en el replicación, después de la síntesis por la Polimerasa se realiza en método splicing que es la separación del los intrones (gene sin información) de los exones (genes con información) de de la cadena de RNA, quedandonos una cadena de RNA puro.
