Ácidos nucleicos - Estructura y Función - Ultimate Version - Carlos Pedroza by Carlos Pedroza

Universidad Central de Venezuela Facultad de Medicina Escuela “José María Vargas” Cátedra de Bioquímica

Ácidos Nucleicos

Br. Carlos Pedroza

Flujo de la Información Genética Dogma Central de la Biología Molecular

RNA transcriptasa

“Proposición que se asienta por firme y cierta y como principio innegable de una ciencia”. “Fundamento o puntos capitales de todo sistema, ciencia, doctrina o religión”.

Flujo de la Informaci贸n Gen茅tica Eucariota

Procariota

Flujo de la Informaci贸n Gen茅tica Eucariota

Procariota

Flujo de la Información Genética Estructura y Propiedades de los Ácidos Nucleicos

Organización del Material Genético Replicación del DNA Mutaciones y Mecanismos de Reparación

Metabolismo del RNA

PRIMERA PARTE

ESTRUCTURA Y PROPIEDADES DE LOS ﾃ，IDOS NUCLEICOS

PRIMERA PARTE –

Estructura y Propiedades

Ácido Nucleico Es una molécula polimérica que tiene como función el reservorio de información genética y es

Nucleótidos

responsable de su transmisión de generación en generación.

PRIMERA PARTE –

Nucleótidos

Estructura y Propiedades

PRIMERA PARTE –

Nucleótidos

Estructura y Propiedades

PRIMERA PARTE –

Nucleótidos pA – C – G – T – AOH pApCpGpTpA pACGTA

ACGTA

Estructura y Propiedades

PRIMERA PARTE –

Nucleótidos

Estructura y Propiedades

PRIMERA PARTE –

Nucleótidos

Estructura y Propiedades

PRIMERA PARTE –

Nucleótidos

Estructura y Propiedades

PRIMERA PARTE –

Fuerzas que estabilizan

Nucleótidos  Puentes de hidrógeno (Interacciones Watson – Crick).  Apilamientos de bases → Fuerzas de van der Waals .  Interacciones electrostáticas → PO4-2 y Mg 2+ y proteínas básicas.

Estructura y Propiedades

PRIMERA PARTE –

Nucleótidos

Estructura y Propiedades

PRIMERA PARTE –

Característica

Forma B

Forma A

Nucleótidos Distancia de Próximas Alejadas las bases Surco mayor No Distinguibles y menor distinguibles Inclinación respecto al Baja Alto eje de la hélice

Estructura y Propiedades

PRIMERA PARTE –

Nucleótidos

palíndromo. (Del gr. πάλιν, de nuevo, y δρόμος, carrera).

1. m. Palabra o frase que se lee igual de izquierda a derecha, que de derecha a izquierda; p. ej., anilina; dábale arroz a la zorra el abad.

Estructura y Propiedades

PRIMERA PARTE –

Nucleótidos

Estructura y Propiedades

PRIMERA PARTE –

Nucleótidos

Estructura y Propiedades

PRIMERA PARTE –

Nucleótidos

Estructura y Propiedades

PRIMERA PARTE –

Nucleótidos

Estructura y Propiedades

PRIMERA PARTE –

Nucleótidos

Estructura y Propiedades

PRIMERA PARTE –

Nucleótidos

Estructura y Propiedades

PRIMERA PARTE –

Nucleótidos

Estructura y Propiedades

PRIMERA PARTE –

Características

Nucleótidos

 Estado natural del DNA  Tipo negativo (infraenrollado)  Facilita la compactación del DNA  Favorece zonas desnaturalizadas en el DNA que facilitan los siguientes procesos:  Replicación del DNA  Transcripción del DNA

Estructura y Propiedades

PRIMERA PARTE –

Nucleótidos

Estructura y Propiedades

PRIMERA PARTE –

Nucleótidos

Vueltas de superhélices levogiras

Vueltas de superhélices dextrogiras

Estructura y Propiedades

PRIMERA PARTE –

Nucleótidos

Topoisomerasa I

Estructura y Propiedades

PRIMERA PARTE –

Nucleótidos

Topoisomerasa II

Estructura y Propiedades

PRIMERA PARTE –

Nucleótidos

Topoisomerasa II

Estructura y Propiedades

PRIMERA PARTE –

Nucleótidos

Topoisomerasa II

Estructura y Propiedades

PRIMERA PARTE –

Nucleótidos

Estructura y Propiedades

PRIMERA PARTE –

Nucleótidos

Estructura y Propiedades

PRIMERA PARTE –

Estructura y Propiedades

PRIMERA PARTE –

pA – C – G – U – AOH pApCpGpUpA pACGUA

ACGUA

Estructura y Propiedades

PRIMERA PARTE –

Estructura y Propiedades

PRIMERA PARTE –

Estructura y Propiedades

PRIMERA PARTE –

Estructura y Propiedades

PRIMERA PARTE –

Estructura y Propiedades

PRIMERA PARTE â&#x20AC;&#x201C;

RNA ribosomal

Estructura y Propiedades

PRIMERA PARTE –

RNA ribosomal

Eucariotas

Procariotas

28S

23S

18S

16S

5,8S

5S S → Svedberg → Unidad de sedimentación en centrifugaciones

Estructura y Propiedades

PRIMERA PARTE â&#x20AC;&#x201C;

RNA de transferencia

Estructura y Propiedades

PRIMERA PARTE â&#x20AC;&#x201C;

RNA de transferencia

Estructura y Propiedades

PRIMERA PARTE â&#x20AC;&#x201C;

RNA de transferencia

Estructura y Propiedades

PRIMERA PARTE â&#x20AC;&#x201C;

RNA mensajero

Estructura y Propiedades

PRIMERA PARTE –

Estructura y Propiedades

PRIMERA PARTE –

Estructura y Propiedades

Características

ADN

ARN

Longitud

Mayor longitud

Menor longitud

Cadena

Doble cadena

Simple cadena A → Si se encuentra en una

Conformación

Pentosa

Desoxiribosa

Ribosa

Nucleótidos Enlaces Pentosa – Grupo fosfato Enlaces Pentosa – Base nitrogenada

A, G, C y Timina

A, G, C y Uracilo

Interacciones entre bases

cadena doble

Enlaces Fosfodiéster Enlaces B-N-glucosídico Interacciones Watson y Crick

En general las semejanzas ocurren entre las estructuras primarias de las moléculas

PRIMERA PARTE –

Acidez Viscosidad Tautomería Absorción de luz ultravioleta (UV) Desnaturalización y Renaturalización Temperatura de fusión (Tm)

Estructura y Propiedades

PRIMERA PARTE –

Acidez Viscosidad Tautomería Absorción de luz ultravioleta (UV) Desnaturalización y Renaturalización Temperatura de fusión (Tm)

Estructura y Propiedades

PRIMERA PARTE –

Acidez Viscosidad Tautomería Absorción de luz ultravioleta (UV) Desnaturalización y Renaturalización Temperatura de fusión (Tm)

Estructura y Propiedades

Consiste en la resistencia que presenta un fluido a moverse cuando se le aplica una fuerza El DNA posee una de las más altas debido a su gran longitud y rigidez.

PRIMERA PARTE –

Acidez Viscosidad Tautomería Absorción de luz ultravioleta (UV) Desnaturalización y Renaturalización Temperatura de fusión (Tm)

Estructura y Propiedades

PRIMERA PARTE –

Acidez Viscosidad Tautomería Absorción de luz ultravioleta (UV) Desnaturalización y Renaturalización Temperatura de fusión (Tm)

Estructura y Propiedades

PRIMERA PARTE –

Acidez Viscosidad Tautomería Absorción de luz ultravioleta (UV) Desnaturalización y Renaturalización Temperatura de fusión (Tm)

Estructura y Propiedades

PRIMERA PARTE –

Acidez Viscosidad Tautomería Absorción de luz ultravioleta (UV) Desnaturalización y Renaturalización Temperatura de fusión (Tm)

Estructura y Propiedades

PRIMERA PARTE –

Estructura y Propiedades

Acidez Viscosidad Tautomería Absorción de luz ultravioleta (UV) Desnaturalización y Renaturalización Temperatura de fusión (Tm)

Factores que desnaturalizan Temperaturas extremas Valores de pH extremos Solventes orgánicos como cetonas, alcoholes. Agentes como la urea, amidas, etc.

PRIMERA PARTE –

Acidez

Estructura y Propiedades

Efecto hipercrómico

Viscosidad Tautomería Absorción de luz ultravioleta (UV) Desnaturalización y Renaturalización Temperatura de fusión (Tm)

Efecto hipocrómico

PRIMERA PARTE –

Acidez Viscosidad Tautomería Absorción de luz ultravioleta (UV) Desnaturalización y Renaturalización Temperatura de fusión (Tm)

Estructura y Propiedades

Es la temperatura en la cual el DNA se ha desnaturalizado en un 50% Variables que afectan la Tm del DNA La composición de bases: % de (G + C) y (A + T). Longitud de la cadena Valores de pH

PRIMERA PARTE –

Acidez Viscosidad Tautomería Absorción de luz ultravioleta (UV) Desnaturalización y Renaturalización Temperatura de fusión (Tm)

Estructura y Propiedades

PRIMERA PARTE –

Acidez Viscosidad Tautomería Absorción de luz ultravioleta (UV) Desnaturalización y Renaturalización Temperatura de fusión (Tm)

Estructura y Propiedades

SEGUNDA PARTE

ORGANIZACIÓN DEL MATERIAL GENÉTICO

SEGUNDA PARTE –

Organización del Material Genético

SEGUNDA PARTE –

Virus Genoma

Organización del Material Genético

Procariotas

DNA ó RNA

Eucariotas DNA

10-300 genes

3000-20000

+20000

Número de cromosomas

Único de doble cadena circular + plásmidos

Más de uno Doble cadena lineal

Complejo proteico

Nucleoide con proteínas HU

Proteínas básicas, histonas

Genes

Más compactos (sin secuencias no codificantes) y continuos (sin intrones) y menor capacidad codificante

Menos compactos (sólo <5% codifica) y discontinuos (con intrones) mayor capacidad codificante

CentrómeroTelómero

Presenta centrómerotelómeros

SEGUNDA PARTE –

Organización del Material Genético

SEGUNDA PARTE –

Organización del Material Genético

Secuencia no codante Secuencia reguladora Gen 1

Regiones Intergénicas Gen 2

SEGUNDA PARTE –

Organización del Material Genético

SEGUNDA PARTE –

Bacteriófago T2 (virus)

Escherichia coli

Organización del Material Genético

SEGUNDA PARTE –

Organización del Material Genético

SEGUNDA PARTE –

Organización del Material Genético

Niveles de compactación

SEGUNDA PARTE –

Organización del Material Genético

Niveles de compactación

SEGUNDA PARTE –

Organización del Material Genético

Niveles de compactación

SEGUNDA PARTE –

Organización del Material Genético

Niveles de compactación

SEGUNDA PARTE –

Organización del Material Genético

Niveles de compactación

SEGUNDA PARTE –

Organización del Material Genético

Niveles de compactación

SEGUNDA PARTE –

Organización del Material Genético

SEGUNDA PARTE –

Organización del Material Genético

Características del cromosoma mitocondrial (mtDNA)  

 



Su secuencia es diferente al DNA nuclear y representa < del 0,1% del DNA celular. Es de doble cadena circular cerrado covalentemente. En animales posee menos de 17 Kb (17.000 pb). El 95 % de sus proteínas están codificadas por el DNA nuclear. Se acepta que las mitocondrias con su DNA es un vestigio de bacterias que se integraron al citoplasma de células huésped (teoría endosimbiótica)

TERCERA PARTE

REPLICACIÓN DEL DNA

TERCERA PARTE –

Replicación del DNA

Flujo de la Información Genética

Dogma Central de la Biología Molecular “Proposición que se asienta por firme y cierta y como principio innegable de una ciencia”. “Fundamento o puntos capitales de todo sistema, ciencia, doctrina o religión”.

TERCERA PARTE –

Replicación del DNA

TERCERA PARTE –

Replicación del DNA

TERCERA PARTE –

Replicación del DNA

TERCERA PARTE –

Replicación del DNA

TERCERA PARTE –

Iniciación

Elongación

Terminación

Replicación del DNA

En procariotas

Iniciación

Elongación

Terminación

TERCERA PARTE –

Replicación del DNA

TERCERA PARTE –

Iniciación

Elongación

Terminación

Replicación del DNA

En procariotas

Iniciación

Elongación

Terminación

TERCERA PARTE –

Replicación del DNA

En procariotas

Iniciación

TERCERA PARTE –

Protagonistas de la Elongación DNA polimerasas III y I Proteínas SSB

Elongación

Helicasas (DnaB) Primasa (DnaG) Primosoma

Terminación

Replicación del DNA

Topoisomerasas DNA ligasa

En procariotas

Iniciación

Elongación

Terminación

TERCERA PARTE –

Replicación del DNA

En procariotas

Iniciación

Elongación

Terminación

TERCERA PARTE –

Replicación del DNA

En procariotas

Iniciación

Elongación

Terminación

TERCERA PARTE –

Replicación del DNA

En procariotas

Iniciación

Elongación

Terminación

TERCERA PARTE –

Replicación del DNA

En procariotas

Iniciación

Elongación

Terminación

TERCERA PARTE –

Replicación del DNA

TERCERA PARTE –

En procariotas

Replicación del DNA

DNA polimerasa DNApol I

DNApol II

DNApol III

Subunidades

≥4

≥10

Polimerización 5’→3’

Yes

3-200

1,500

≥500,000

Iniciación

Elongación

Act. Exonucleasa 3’→5’ (proofreading)

Terminación

Act. Exonucleasa 5’→3’ Procesividad

En procariotas

Iniciación

Elongación

Terminación

TERCERA PARTE –

Replicación del DNA

En procariotas

TERCERA PARTE –

Replicación del DNA

Iniciación

Elongación

Terminación

¿Entonces las hebras se sintetizan a destiempo?

En procariotas

Iniciación

Elongación

Terminación

TERCERA PARTE –

Replicación del DNA

En procariotas

Iniciación

Elongación

Terminación

TERCERA PARTE –

Replicación del DNA

En procariotas

Iniciación

Elongación

Terminación

TERCERA PARTE –

Replicación del DNA

En procariotas

Iniciación

Elongación

Terminación

TERCERA PARTE –

Replicación del DNA

En procariotas

Iniciación

Elongación

Terminación

TERCERA PARTE –

Replicación del DNA

En procariotas

Iniciación

Elongación

Terminación

TERCERA PARTE –

Replicación del DNA

En procariotas

Iniciación

Elongación

Terminación

TERCERA PARTE –

Replicación del DNA

En procariotas

Iniciación

Elongación

Terminación

TERCERA PARTE –

Replicación del DNA

En procariotas

Iniciación

Elongación

Terminación

TERCERA PARTE –

Replicación del DNA

En procariotas

Iniciación

Elongación

Terminación

TERCERA PARTE –

Replicación del DNA

TERCERA PARTE –

Iniciación

Elongación

Terminación

Replicación del DNA

TERCERA PARTE –

En eucariotas

Iniciación

Elongación

Terminación

Replicación del DNA

Eucariotas

Procariotas

Se inicia en varios puntos Secuencias ARS (Secuencias de replicación autónoma)

Se inicia en un sólo punto → Orígenes de replicación → OriC

Fragmentos de Okazaki más pequeños

Fragmentos de Okazaki más grandes

Intervienen 5 enzimas DNA polimerasas (α, β, γ, δ, ε).

Intervienen 3 enzimas DNA polimerasas (I, II y III).

TERCERA PARTE –

En eucariotas 

Iniciación

Compartimiento celular

Núcleo

¿Tiene primasa asociada?

Yes

Función Biológica

Elongación

Terminación



Subunidades Procesividad inherente Procesividad con PCNA Actividad Exonucleasa 3’→5’



Núcleo Mitocondria

Replicación del DNA





Núcleo

Replicación Reparo Replicación Replicación de la hebra del del DNA de la hebra retardada DNA mitocondrial líder

Replicación

160-185

125

210-230 ó 125-140

Moderate

Low

High

Low

High

Moderate

Low

High

Yes

En eucariotas

Iniciación

Elongación

Terminación

TERCERA PARTE –

Replicación del DNA

En eucariotas

Iniciación

Elongación

Terminación

TERCERA PARTE –

Replicación del DNA

Replicación de Genomas Lineales

TERCERA PARTE –

Replicación del DNA

Replicación de Genomas Lineales

TERCERA PARTE –

Replicación del DNA

Replicación de Genomas Lineales

TERCERA PARTE –

Replicación del DNA

Replicación de Genomas Lineales

TERCERA PARTE –

Replicación del DNA

Replicación de Genomas Lineales

TERCERA PARTE –

Replicación del DNA

CUARTA PARTE

MUTACIONES Y MECANISMOS DE REPARACIÓN

CUARTA PARTE –

Mutaciones y Mecanismos de Reparación

Mutaciones génicas Inserción, Deleción, Transiciones y Transversiones Bases moleculares Espontáneas Formas tautoméricas Alineamientos incorrectos Despurinación Desaminación Daño por oxidación

Inducidas Mutágenos químicos Mutágenos físicos

Mecanismos de Reparación Directa Fotorreactivación Enzimas alquiltransferasas Proteína AlkB

Reparación por escisión Sistema UvrABC ó ABC escinucleasa. Sistema DNA-N-glicosilasa

Mutaciones génicas

CUARTA PARTE –

Mutaciones y Mecanismos de Reparación

Clasificación de las Mutaciones génicas Inserción

Integración en una secuencia de un par de nucleótidos adicional

Deleción

Pérdida de un par de nucleótidos dentro de una secuencia

Transiciones

Cambio de un par → Purina-pirimidina por una Purinapirmidina → (A-T → G-C) ó (G-C→A-T)

Transversiones

Cambio de un par → Purina-pirimidina por una PirimidinaPurina → (A-T → C-G) ó (G-C→T-A)

Mutaciones génicas

CUARTA PARTE –

Mutaciones y Mecanismos de Reparación

Mutaciones génicas

CUARTA PARTE –

Mutaciones y Mecanismos de Reparación

CUARTA PARTE –

Mutaciones y Mecanismos de Reparación

Inducidas Mutágenos químicos Mutágenos físicos

Mecanismos de Reparación Directa Fotorreactivación Enzimas alquiltransferasas Proteína AlkB

Reparación por escisión Sistema UvrABC ó ABC escinucleasa. Sistema DNA-N-glicosilasa

Base molecular de las Mutaciones génicas Formas tautoméricas

CUARTA PARTE –

Mutaciones y Mecanismos de Reparación

Base molecular de las Mutaciones génicas Formas tautoméricas

CUARTA PARTE –

Mutaciones y Mecanismos de Reparación

Base molecular de las Mutaciones génicas Formas tautoméricas

CUARTA PARTE –

Mutaciones y Mecanismos de Reparación

Base molecular de las Mutaciones génicas Alineamientos incorrectos durante la replicación

CUARTA PARTE –

Mutaciones y Mecanismos de Reparación

Base molecular de las Mutaciones génicas Despurinación

CUARTA PARTE –

Mutaciones y Mecanismos de Reparación

Desaminación

Base molecular de las Mutaciones génicas Despurinación

CUARTA PARTE –

Mutaciones y Mecanismos de Reparación

Desaminación

Base molecular de las Mutaciones génicas Daño por oxidación

CUARTA PARTE –

Mutaciones y Mecanismos de Reparación

Base molecular de las Mutaciones génicas Daño por oxidación

CUARTA PARTE –

Mutaciones y Mecanismos de Reparación

Base molecular de las Mutaciones génicas Daño por oxidación

CUARTA PARTE –

Mutaciones y Mecanismos de Reparación

CUARTA PARTE –

Mutaciones y Mecanismos de Reparación

Inducidas Mutágenos químicos Mutágenos físicos

Mecanismos de Reparación Directa Fotorreactivación Enzimas alquiltransferasas Proteína AlkB

Reparación por escisión Sistema UvrABC ó ABC escinucleasa. Sistema DNA-N-glicosilasa

Mutaciones inducidas

• Análogos de base • Agentes alquilantes • Agentes intercalantes (colorantes) • Agentes no alquilantes: ácido nitroso

CUARTA PARTE –

Mutaciones y Mecanismos de Reparación

• Luz ultravioleta (UV) • Rayos gamma • Rayos X

Mutaciones inducidas

CUARTA PARTE –

Mutaciones y Mecanismos de Reparación

Mutágenos químicos

• Análogos de base • Agentes alquilantes • Agentes intercalantes (colorantes) • Agentes no alquilantes: ácido nitroso

Mutaciones inducidas

CUARTA PARTE –

2-Aminopurina → Adenina

5-Bromouracilo → Timina

Mutágenos químicos – Análogos de base

Mutaciones y Mecanismos de Reparación

Mutaciones inducidas Mutágenos químicos – Análogos de base

5-Bromouracilo → Adenina o con Guanina 2-Aminopurina → Timina o con Citosina

CUARTA PARTE –

Mutaciones y Mecanismos de Reparación

CUARTA PARTE –

Mutaciones inducidas

Mutaciones y Mecanismos de Reparación

Mutágenos químicos – Agentes alquilantes

Metano sulfonato de etilo

Mutaciones inducidas

CUARTA PARTE –

Mutaciones y Mecanismos de Reparación

Mutágenos químicos – Agentes alquilantes

Metano sulfonato de etilo

Mutaciones inducidas

CUARTA PARTE –

Mutaciones y Mecanismos de Reparación

Mutágenos químicos – Agentes intercalantes

Bromuro de etidio

Mutaciones inducidas Mutágenos químicos – Agentes intercalantes

CUARTA PARTE –

Mutaciones y Mecanismos de Reparación

CUARTA PARTE –

Mutaciones inducidas

Mutaciones y Mecanismos de Reparación

Mutágenos químicos – Agentes no alquilantes

HNO2 → Promueve la desaminación de las bases

Precursores del Óxido Nitroso

Mutaciones inducidas

CUARTA PARTE –

Mutaciones y Mecanismos de Reparación

Mutágenos químicos

• Luz ultravioleta (UV) • Rayos gamma • Rayos X

Mutaciones inducidas Mutágenos físicos – Luz ultravioleta

CUARTA PARTE –

Mutaciones y Mecanismos de Reparación

Mutaciones inducidas Mutágenos físicos – Luz ultravioleta

CUARTA PARTE –

Mutaciones y Mecanismos de Reparación

Mutaciones inducidas Mutágenos físicos – Luz ultravioleta

CUARTA PARTE –

Mutaciones y Mecanismos de Reparación

CUARTA PARTE –

Mutaciones y Mecanismos de Reparación

Inducidas Mutágenos químicos Mutágenos físicos

Mecanismos de Reparación Directa Fotorreactivación Enzimas alquiltransferasas Proteína AlkB

Reparación por escisión Sistema UvrABC ó ABC escinucleasa. Sistema DNA-N-glicosilasa

Mutaciones inducidas Directa – Fotorreactivación

CUARTA PARTE –

Mutaciones y Mecanismos de Reparación

Mutaciones inducidas Directa – Enzimas alquiltransferasas

CUARTA PARTE –

Mutaciones y Mecanismos de Reparación

Mutaciones inducidas Directa – Proteína AlkB

CUARTA PARTE –

Mutaciones y Mecanismos de Reparación

Mutaciones inducidas

CUARTA PARTE –

Mutaciones y Mecanismos de Reparación

Reparación por escisión

Sistema UvrABC (ABC Escinucleasa)

Sistema DNA-Nglicosilasa Suprime bases de Suprime dímeros de uracilos en el DNA timina Suprime dímeros de Suprime bases alquiladas timina Suprime bases alquiladas

QUINTA PARTE

METABOLISMO DEL RNA

QUINTA PARTE –Metabolismo del

Flujo de la Información Genética Principales características

RNA

Dogma de molde. la Se efectúa en dirección 5′→3′ Central antiparalela al DNA Enzima importante → RNA polimerasa, NO requiere cebador. Biología Molecular Fases → Iniciación, elongación y terminación. Dentro de los segmentos transcritos, una de las hebras del “Proposición quesólo se asienta DNA sirve de molde para una molécula de yRNA determinada. por firme y cierta como  Secuencias reguladoras en el DNA indican el inicio y fin de la principio innegable de una transcripción. ciencia”.  Está limitada a cortos segmentos de la molécula de DNA → Es “Fundamento o puntos selectiva → En un momento dado, solo son transcritos genes o todo sistema, grupos de genes,capitales y algunas de regiones del genoma nunca son ciencia, doctrina o religión”. transcritas.  Alta procesividad.    

QUINTA PARTE –Metabolismo del

RNA

Transcripción Secuencias en un gen

Procesamiento y maduración del RNA

QUINTA PARTE –Metabolismo del

RNA polimerasa - Procariotas

Subunidad

Función

Núcleo “core” 2α, β, β’ y ω

Proceso de síntesis de la molécula de RNA Iniciación, elongación y terminación

Factor sigma σ70

Se une transitoriamente al núcleo de la RNA polimerasa y dirige la enzima hacia sitios específicos de unión en el DNA. Una vez se reconoce la secuencia promotora, ésta suele disociarse. El tipo unido (σ70, σ32, etc.) determina el promotor al que se unirá la RNA polimerasa en el siguiente ciclo de síntesis.

RNA

QUINTA PARTE –Metabolismo del

RNA polimerasa - Eucariotas

RNA polimerasa I II III

Función Síntesis de los precursores de rRNA 18S, 5,8S y 28S Síntesis de mRNA y algunos RNA especializados Síntesis de tRNA, rRNA 5S y algunos RNA especializados

RNA

QUINTA PARTE –Metabolismo del

RNA

Transcripción Secuencias en un gen

Procesamiento y maduración del RNA

DNA molde

QUINTA PARTE â&#x20AC;&#x201C;Metabolismo del

RNA

QUINTA PARTE –Metabolismo del

RNA

Transcripción Secuencias en un gen

Procesamiento y maduración del RNA

Secuencias en un gen

QUINTA PARTE –Metabolismo del

Secuencia promotora

UNIDAD TRANSCRIPCIONAL → Secuencia promotora + Secuencia codificante + Secuencia terminadora

RNA

Secuencias en un gen

QUINTA PARTE –Metabolismo del

Secuencia promotora

UNIDAD TRANSCRIPCIONAL → Secuencia promotora + Secuencia codificante + Secuencia terminadora

RNA

Secuencias en un gen

QUINTA PARTE –Metabolismo del

RNA

Secuencia codificante

UNIDAD TRANSCRIPCIONAL → Secuencia promotora + Secuencia codificante + Secuencia terminadora

Mnemotecnia EXones Se EXpresan INtrones Se quedan :S

Secuencias en un gen

QUINTA PARTE –Metabolismo del

Secuencia terminadora

UNIDAD TRANSCRIPCIONAL → Secuencia promotora + Secuencia codificante + Secuencia terminadora

RNA

Secuencias en un gen

QUINTA PARTE –Metabolismo del

RNA

UNIDAD TRANSCRIPCIONAL → Secuencia promotora + Secuencia codificante + Secuencia terminadora Secuencias activadoras corriente arriba (Upstream, UAS) Secuencias ubicadas cercanas o lejanas al sitio de inicio donde se unen factores corriente arriba que pueden mejorar la transcripción Reguladoras Secuencias donde se une activadores o represores (operadores) de la transcripción Elementos de Donde se une factores inducibles semejantes a los factores corriente arriba, con un Respuesta papel regulador de la transcripción Shine-Dalgarno o Secuencia del mRNA situada unos 6 ó 7 nucleótidos antes del codón de inicio de la Kozak en traducción, y regula la iniciación de ésta. Es importante en el próximo tema de Síntesis eucariotas de Proteínas :D Potenciadores Intensificadores

Para el inicio de la transcripción no solamente se requieren los eventos reguladores de la secuencia promotora, hay otros elementos que también pueden afectarla, bien sea bloqueándola, disminuyendo su velocidad o aumentándola.

QUINTA PARTE –Metabolismo del

RNA

Transcripción Secuencias en un gen

Procesamiento y maduración del RNA

Iniciación y elongación

QUINTA PARTE –Metabolismo del

RNA

QUINTA PARTE –Metabolismo del

Rho () dependiente

Rho () independiente

Terminación

RNA

Ciclo de la subunidad σ

QUINTA PARTE –Metabolismo del

RNA

Transcripción en Eucariotas Proteína TBP TFIIA TFIIB TFIIE TFIIF

TFIIH de Elongación ELL, pTEFb TFIIS, Elongina

QUINTA PARTE –Metabolismo del

RNA

Función Reconoce específicamente la caja TATA Estabiliza la unión de TFIIB y TBP al promotor Se une a TBP, recluta el complejo RNA polimerasa II-TFIIF Recluta TFIIF, posee actividad helicasa y ATPasa Se une fuertemente a la RNA polimerasa II, se une a TFIIB e impide la unión de la enzima a secuencias de DNA inespecíficas Desenrolla el DNA en el promotor (actividad helicasa), fosforila la RNA polimerasa II (dentro del dominio carboxilo terminal de la subunidad mayor de la enzima [CTD]), recluta el complejo de reparación por escición de nucleótido. Suprimir la pausa o detención de la transcripción del complejo RNA polimerasa-TFIIF

Transcripción en Eucariotas

QUINTA PARTE –Metabolismo del

RNA

Es importante recordar que el reconocimiento inicial del promotor no lo hace la enzima, es mediado por una serie de factores transcripcionales (la TBP y la TFIIB que forman un complejo y que dirigen al complejo TFIIF-RNA polimerasa II hacia el promotor).

Transcripción en Eucariotas

QUINTA PARTE –Metabolismo del

RNA

Transcripción en Eucariotas

QUINTA PARTE –Metabolismo del

RNA

QUINTA PARTE –Metabolismo del

RNA

Transcripción Secuencias en un gen

Procesamiento y maduración del RNA

Inhibidores de la Transcripción

QUINTA PARTE –Metabolismo del

Inhibidor

Organismo

Acción

Actinomicina D y Acridina

Eucariotas y Procariotas

Rifampicina

Procariotas

Cordisepina

Eucariotas y Procariotas

Análogo de nucleótido que le falta el OH en el C3, impide la formación del enlace fosfodiéster y no se puedan adicionar nuevos nucleótidos.

α-Amanitina

Eucariotas

Bloquea la RNA polimerasa II, y a concentraciones más altas, también la RNA polimerasa III.

Poseen una porción plana en su estructura que actúan como elementos intercalantes entre las bases del DNA donde predominan pares de GyC e impiden el movimiento de la RNA polimerasa y la continuación de la transcripción. Inhiben la fase de elongación. Se unen a la subunidad β de las RNA polimerasas procariotas, bloqueando la formación del primer enlace fosfodiéster e impide el desalojo del promotor en la transcripción.

RNA

QUINTA PARTE –Metabolismo del

RNA

Transcripción Secuencias en un gen

Procesamiento y maduración del RNA

Modificaciones post-transcripcionales de los mRNA

QUINTA PARTE –Metabolismo del

Modificaciones post-transcripcionales de los mRNA Extremo 5′ → Adición de un residuo de GTP en una orientación inversa (casquete 5′ o 7-metilguanosina). Extremo 3′ → Adición de una secuencia de poli(A). Escisión catalítica de los intrones mediante corte y empalme.

RNA

Modificaciones post-transcripcionales de los mRNA

QUINTA PARTE â&#x20AC;&#x201C;Metabolismo del

RNA

Modificaciones post-transcripcionales de los mRNA Extremo 3’

QUINTA PARTE –Metabolismo del

RNA

Extremo 5’

Modificaciones post-transcripcionales de los mRNA Nombre Característica principal

Ubicación

ATP Requerimientos

Reacciones

Grupo I

Grupo II

Autocatalíticas

rRNA, mRNA y mRNA de mitocondrias o tRNA nucleares, cloroplastos, en hongos, mitocondriales y de algas y plantas. cloroplastos No necesita Adenina que se encuentra Guanina dentro del intrón

QUINTA PARTE –Metabolismo del

RNA

Grupo III con “splicing” asistidos por espliceosoma Requiere formación del espliceosoma

Grupo IV con “splicing” asistidos por endonucleasas Requiere de una endonucleasa

mRNA nuclear

Ciertos tRNA

Sí requieren Ribonucleoproteínas Endonucleasa nucleares Rotura de los enlaces Dos reacciones de transesterificación, en las que un Igual mecanismo de fosfodiéster de los grupo de una ribosa realiza un ataque nucleofílico formación de lazo de los extremos del intrón y sobre un fosfato, formándose un nuevo enlace intrones del grupo II unión de los exones fosfodiéster a expensas del anterior. entre sí

Modificaciones post-transcripcionales de los mRNA Corte y Empalme – Grupo 1

QUINTA PARTE –Metabolismo del

RNA

Modificaciones post-transcripcionales de los mRNA Corte y Empalme – Grupo 2

QUINTA PARTE –Metabolismo del

RNA

Modificaciones post-transcripcionales de los mRNA Corte y Empalme – Grupo 4

QUINTA PARTE –Metabolismo del

RNA

Procesamiento diferencial de los mRNA Patrones de Corte y Poliadenilación alternativos

QUINTA PARTE –Metabolismo del

RNA

Procesamiento diferencial de los mRNA Patrones de Corte y Splicing alternativos

QUINTA PARTE â&#x20AC;&#x201C;Metabolismo del

RNA

QUINTA PARTE –Metabolismo del

RNA

Transcripción Secuencias en un gen

Procesamiento y maduración del RNA

Modificaciones post-transcripcionales de los rRNA

QUINTA PARTE â&#x20AC;&#x201C;Metabolismo del

RNA

QUINTA PARTE –Metabolismo del

RNA

Transcripción Secuencias en un gen

Procesamiento y maduración del RNA

Modificaciones post-transcripcionales de los tRNA

QUINTA PARTE â&#x20AC;&#x201C;Metabolismo del

RNA

ADELANTE! ADELANTE!