ÁCIDOS NUCLEICOS Metabolismo del RNA Carlos Pedroza
Versión 2011-2012
Parte 5 de 5
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Contenido Mecanismos de síntesis. Fases de la transcripción. Promotores procarióticos y eucarióticos. Amplificadores. Procesamiento y maduración del rRNA, hnRNA, tRNA. Diferencias entre procariotas y eucariotas
Inhibidores de la síntesis de RNA
Transcripción En 1958, Francis Crick proclamó “Once information has got into a protein, it can’t get out again”. Con esto, estableció la unidireccionalidad que caracteriza al flujo de la información genética desde la secuencia de aminoácidos codificados en tripletes de desoxirribonucleótidos en el DNA, transcritos al mRNA y traducidos en proteínas y nunca en reversa. Este concepto que ilustra los mecanismos de transmisión y expresión de la herencia genética se conoce como el Dogma
central de la biología molecular. Transcripción → Es el mecanismo por el cual la información codificada en el DNA es copiada al RNA usando una de las dos hebras del DNA como molde.
Esquema de TU guía de Ácidos Nucleicos Moléculas de DNA y RNA. ▪ Estructura de los ácidos nucleicos ▪ Propiedades fisicoquímicas
Organización genético
del
material
▪ Organización en virus, procariotas y eucariotas. ▪ Intrones y exones ▪ DNA mitocondrial
Replicación del DNA ▪ Modelo de replicación ▪ Etapas en la síntesis en procariotas y eucariotas ▪ Replicación de genomas lineales ▪ Replicación de genomas retrovirales
Mutaciones y mecanismos de reparación del DNA ▪ Clasificación ▪ Mecanismos de reparación
Metabolismo del RNA ▪ Síntesis - Transcripción ▪ Inhibidores ▪ Procesamiento y maduración
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Características generales de la transcripción Se efectúa en dirección 5′→3′ antiparalela al DNA molde. Enzima importante → RNA polimerasa, quien NO requiere cebador. Fases → Iniciación, elongación y terminación. Dentro de los segmentos transcritos, sólo una de las hebras del DNA sirve de molde para una molécula de RNA determinada. Secuencias reguladoras en el DNA indican el inicio y fin de la transcripción. Está limitada a cortos segmentos de la molécula de DNA → Es selectiva → En un momento dado, solo son transcritos genes o grupos de genes, y algunas regiones del genoma nunca son transcritas. Alta procesividad → La RNA polimerasa une gran cantidad de nucleótidos antes de disociarse.
Sobre la enzima RNA polimerasa La RNA polimerasa dependiente de DNA elonga una cadena de RNA añadiendo ribonucleótidos al extremo 3’-OH de la cadena de RNA, y sintetiza RNA en dirección 5’→3’. En la reacción se escinde el pirofosfato del ribonucleótido entrante y éste se une al extremo 3’ de la cadena de RNA. (NMP)n RNA + NTP → (NMP)n+1 RNA+ PPi Requerimientos en procariotas DNA molde, Pool con los cuatro ribonucleótidos 5’ trifosfato (ATP, GTP, UTP y CTP), Mg++ y Zn++
Además, carece de un sitio activo con actividad exonucleasa 3’→5’ correctora de pruebas independiente. Por esta razón, la tasa de error en la transcripción es mayor que en la replicación del DNA.
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RNA polimerasa procariota Es una enzima complejo de gran tamaño con cinco subunidades núcleo y una sexta subunidad σ (Figura 5-1). Subunidad Función Núcleo “core” Proceso de síntesis de la molécula de RNA Iniciación, elongación y terminación 2α, β, β’ y ω 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.
Figura 5-1
RNA polimerasas en células eucariotas Las células eucariotas poseen tres RNA polimerasas nucleares designadas como I, II y III (más una mitocondrial y otra cloroplástica). Difieren en sus funciones: I Síntesis de los precursores de Rrna 18S, 5,8S y 28S II Síntesis de Mrna y algunos RNA especializados III Síntesis de Trna, Rrna 5S y algunos RNA especializados Por otro lado, para su función, la RNA polimerasa II requiere además de factores transcripción.
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Sobre el DNA molde Las dos hebras de DNA complementarias tienen papeles diferentes en la transcripción. La hebra que sirve de molde para la síntesis de RNA se denomina hebra molde. La hebra de DNA complementaria del molde, la hebra no molde o hebra codificante, es idéntica en secuencia de bases al RNA transcrito a partir del gen, con T en lugar de U (Figura 5-2).
Figura 5-2
Además, los genes no presentan un orden regular, la secuencia codificante de un gen particular puede estar situada en cualquiera de las dos hebras de un determinado cromosoma y con orientaciones diferentes (Figura 5-3).
Figura 5-3
Nota: Por convención, en una secuencia de nucleótidos, los pares de bases del DNA que corresponden al principio de la molécula de RNA reciben números positivos, mientras los que preceden al sitio de inicio del RNA recibe números negativos.
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Secuencias en un gen Unidad transcripcional → Secuencia promotora + Secuencia codificante + Secuencia terminadora
Secuencia promotora Secuencias muy variadas en el DNA en las cuales se une la RNA polimerasa para dar inicio de la transcripción de los genes. Esta secuencia al final de la transcripción, no se expresan en el RNA. La RNA polimerasa procariótica de una E. coli se une al DNA en una región ubicada entre 70 pares de bases antes del sitio de inicio, y 30 pares de bases después del sitio de inicio (entre -70 y +30). Dentro de esta gran variabilidad de las secuencias promotoras, se ha encontrado secuencias internas muy parecidas en sitios específicos, conocidas como secuencias consenso (Figura 5-4). Nombre Caja Pribnow Región -10 Región -35 Elemento UP (corriente arriba)
Características
Subunidad que se une
(5’)TATAAT(3’)
σ
(5’)TTGACA(3’) Entre las posiciones -60 y -40, gran cantidad de AT
α
Figura 5-4
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En células eucariotas, existen dos secuencias conservadas a las que se une la RNA polimerasa (Figura 5-5). Nombre Caja TATA o de Hogness Caja CAAT
Características Secuencia de 6 nucleótidos, ubicada a -25, equivale a la Caja Pribnow Secuencia de 9 nucleótidos, ubicada a -75, en algunas ocasiones se encuentra presente, equivale a la caja 35
(Figura 5-5).
Secuencia codificante para la proteína Donde se encuentran la secuencia de aminoácidos, codificados en tripletes de nucleótidos, de una proteína. El primer nucleótido se conoce como nucleótido de iniciación. En procariotas, una cadena polipeptídica está codificada por una secuencia de DNA que es colineal con la secuencia de aminoácidos, que se extiende sin
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interrupción a lo largo del molde de DNA hasta completar la información necesaria para especificar el polipéptido (los genes son continuos). En eucariotas, genes que codifican polipéptidos (exones) pueden estar interrumpidos por secuencias no codificantes (intrones). Los genes de los eucariotas superiores, incluidos los humanos, tienen generalmente mucho más DNA en los intrones que en los exones. Mnemotecnia EXones Se EXpresan INtrones Se quedan :S
Secuencia terminadora Secuencia destinada para determinar el fin de la transcripción. Al final del proceso de síntesis, sí se expresan en RNA. Son regiones autocomplementarias ricas en G y C o secuencias de unión a la proteína Rho () ricas en C y A. Otras secuencias 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 Secuencias donde se une activadores o represores (operadores) de Reguladoras la transcripción Elementos de Donde se une factores inducibles semejantes a los factores Respuesta corriente arriba, con un papel regulador de la transcripción Shine-Dalgarno o Secuencia del mRNA situada unos 6 ó 7 nucleótidos antes del codón Kozak en de inicio de la traducción, y regula la iniciación de ésta. Es eucariotas importante en el próximo tema de Síntesis de Proteínas :D 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. Potenciadores Intensificadores
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Mecanismo general de la transcripción Iniciación y Elongación Consta de dos partes principales → Unión e inicio (Figura 5-6). Unión La RNA polimerasa dirigida por el factor sigma (subunidad σ) se une al promotor y forma un complejo cerrado con el DNA (en el que el DNA unido se encuentra intacto). Inicio Ocurre un cambio de conformación en la RNA polimerasa y el complejo pasa a ser abierto (donde el DNA se encuentra parcialmente desenrrollado cerca de la secuencia -10 o Caja Pribnow) que permite la adición de ribonucleótidos y el inicio de la transcripción. La RNA polimerasa comienza a unir ribonucleótidos en el extremo 3’-OH de la nueva cadena de RNA, escindiendo el pirofosfato del ribonucleótido entrante (aunque recordemos que no se escinde el pirofosfato del primer ribonucleótido entrante de la cadena). Durante esta fase de elongación el (Figura 5-6). complejo de transcripción se mueve en sentido 3’-5’ en la hebra molde de DNA y la nueva cadena de RNA se sintetiza en sentido 5’-3’ (Figura 5-7) y ocurre el desalojo del promotor.
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Posteriormente, la subunidad σ se disocia estocásticamente (al azar) de la RNA polimerasa y se une una proteína NusA en el mismo sitio de unión del factor sigma.
(Figura 5-7)
Recordemos que la RNA polimerasa “lee” la hebra molde en sentido 3’-5’ e irá añadiendo ribonucléotidos complementarios en la nueva cadena de RNA desde su extremo 3’-OH. De esta forma, la nueva cadena de RNA se sintetizará en sentido 5’-3’.
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Terminación Existen dos formas de terminar la transcripción → Rho () independiente o Rho () dependiente. Rho () independiente No requiere de ningún factor adicional (Figura 5-8). Dentro de la secuencia del gen, en el extremo 5' de la hebra molde, existen regiones complementarias con gran cantidad de G y C y una serie de residuos de adenina que se transcriben a residuos de uracilo en la nueva cadena de RNA (esta última unión RNA-DNA es relativamente inestable). Llegado el momento, la RNA recién sintetizada sufre un cambio de conformación (isomerización) y ocurre el apareamiento intramolecular de las secuencias complementarias y la formación de una estructura en horquilla, quien disocia el híbrido RNA-DNA y/o las interacciones entre el RNA y la polimerasa y la proteína NusA. Finalmente, la región híbrida A=U en el extremo 5’ de la hebra molde se disocia y la nueva cadena de RNA queda liberada.
(Figura 5-8).
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Rho () dependiente Requiere de una proteína de 6 subunidades repetidas Rho (). Cerca del extremo 3’ de la nueva cadena de RNA se encuentra una región rica en CA (secuencia rut) a la cual se une la proteína Rho (). Una vez unida, migra en dirección 5’-3’ y con su actividad helicasa, que requiere de ATP, rompe las interacciones Watson y Crick entre el híbrido RNA-DNA favoreciendo la separación del transcrito y la terminación del proceso (Figura 5-9). Por esta actividad helicasa también se le llama DNA-RNA Helicasa.
(Figura 5-9).
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Ciclo de la subunidad σ Una vez iniciada la transcripción, la subunidad σ se disocia estocásticamente y es reemplazada por NusA. Cuando la RNA polimerasa alcanza la secuencia de terminación, la síntesis de RNA se detiene, NusA se disocia y la enzima se disocia del DNA. En este momento, la enzima puede unirse a otra subunidad σ, e iniciar otro proceso de transcripción (Figura 5-10). El tipo unido (σ70, σ32, etc.) determina el promotor al que se unirá la RNA polimerasa en el siguiente ciclo de síntesis.
(Figura 5-10).
Transcripción en eucariotas A diferencia de la RNA polimerasa en procariotas, quien posee un factor σ quien cumple funciones de identificar el promotor y permitir el inicio de la transcripción, la RNA polimerasa II de las células eucariotas requieren de numerosas proteínas, denominadas factores de transcripción. Y, entre ellos, los factores de transcripción generales, requeridos en todos los promotores de la enzima, se encuentran muy conservados en todos los eucariotas.
[ÁCIDOS NUCLEICOS] Proteína TBP TFIIA TFIIB TFIIE TFIIF
TFIIH de Elongación ELL, pTEFb TFIIS, Elongina
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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
Por otro lado, la transcripción en eucariotas comprende varias fases → Ensamblaje, inicio, elongación y terminación (Figura 5-11). Ensamblaje La proteína TATA Binding Protein (TBP) se une a la Caja TATA. El factor TFIIB se une a la TBP y al DNA. La unión de TFIIA (aunque no es esencial) sirve para estabilizar el complejo TFIIB-TBP-DNA. Se une el complejo TFIIF-RNA polimerasa II (el TFIIF contribuye a dirigir la enzima hacia sus promotores, al interaccionar con TFIIB y reduce la unión de la enzima a sitios no específicos de DNA). Finalmente, se unen TFIIE y TFIIH para completar el Complejo Cerrado.
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Inicio y Desalojo del promotor La TFIIH tiene dos actividades: ▪ Actividad helicasa → permite romper las interacciones Watson y Crick de la molécula de DNA y generar el Complejo Abierto. ▪ Actividad quinasa → Permite fosforilar el segmento carboxílico de la subunidad mayor de la RNA polimerasa II, que genera un cambio conformacional y promueve el inicio de la transcripción (actividad realizada en conjunto con pTEFb). El complejo TBP-TFIIB permanece unido a la Caja TATA del DNA, mientras la RNA polimerasa sintetiza la nueva cadena de RNA y desaloja el promotor. Posterior a la síntesis de unos cuantos nucleótidos de la nueva cadena de RNA, se libera primero TFIIE y, luego, TFIIH. Elongación, terminación y liberación El TFIIF permanece asociado a la RNA polimerasa II durante toda la elongación. Puede ser potenciado por los factores de elongación, suprimiendo las pausas durante la transcripción y coordinando las interacciones entre los complejos proteicos responsables de la maduración postranscripcional de los mRNA. Una vez transcrito el RNA, finaliza la transcripción (el mecanismo no es muy claro :D), la RNA polimerasa II se defosforila, se libera y recicla. 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).
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(Figura 5-11).
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Inhibidores de la RNA Polimerasa Inhibidor
Organismo
Actinomicina D y Acridina
Eucariotas y Procariotas
Rifampicina
Procariotas
Cordisepina
Eucariotas y Procariotas
α-Amanitina
Eucariotas
Acción 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. Análogo de nucleótido que le falta el OH en el C3, impide la formación del enlace fosfodiéster y no se puedan adicionar nuevos nucleótidos. Bloquea la RNA polimerasa II, y a concentraciones más altas, también la RNA polimerasa III.
Sobre la α-amanitina Toxina generada por el hongo Amanita phalloides. Impide la formación de mRNA al bloquear la RNA polimerasa I, y en concentraciones altas, bloquea también la RNA polimerasa III. No son sensibles ni la I, ni la III de la A. phalloides, ni la RNA polimerasa bacteriana. Con estas características, tiene aplicaciones bioquímicas in vitro si se quiere bloquear la expresión de un determinado gen que codifica para una proteína, utilizando concentraciones estandarizadas También se le llama el “gorro de la muerte” o “ángel destructor”.
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Procesamiento del RNA “Conjunto de modificaciones estructurales que sufre el RNA transcrito primario después de su síntesis”. ¿Qué RNA experimentan procesamiento? Procariotas Eucariotas Precursores de los mRNA (hnRNA) Precursores de los tRNA (Pre-tRNA) Precursores de los rRNA (Pre-rRNA) Precursores de los rRNA (Pre-rRNA) Precursores de los tRNA (Pre-tRNA) Es importante reconocer que los mRNA de los organismos procariotas no sufren procesamientos postranscripcionales → El proceso de transcripción ocurre simultáneamente a la traducción ¿Qué modificaciones pueden sufrir los RNA? Eliminación de secuencias de RNA Adición de secuencias no codificadas en los genes Modificaciones covalentes de ciertas bases Corte y empalme (“splicing”) de secuencias de RNA para la remoción de los intrones.
Modificaciones post-transcripcionales de los mRNA La maduración de los mRNA en células eucariotas ocurre en el núcleo celular, una vez que salen a través de los poros nucleares, son las versiones finales. Incluye (ver Figura 5-12) 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.
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Maduración de un transcrito primario del gen de la ovoalbúmina (Figura 5-12)
PRIMER EVENTO → Adición del Casquete 5’ Los mRNA eucariotas poseen un residuo de 7metilguanosina unido al residuo 5’-terminal del mRNA transcrito primario recién sintetizado a través de un enlace 5’,5’ trifosfato poco común (Figura 5-13). Este casquete se forma por condensación de una molécula de GTP con el trifosfato del extremo 5’ del transcrito primario, quien es luego metilada en la posición N7, por enzimas ubicadas en el CTD. Estas reacciones ocurren en los primeros estadios de la transcripción, después de añadir 20-30 nucleótidos. Este casquete protege al nuevo mRNA de las (Figura 5-13) numerosas exonucleasas 5’ y es sitio de anclaje para la unión de ribosomas para el inicio de la traducción y síntesis de proteínas.
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SEGUNDO EVENTO → Adición de la cola de Poli(A) La mayoría de los mRNA eucarióticas poseen en su extremo 3’ una serie de 80-250 nucleótidos de adenina que forma la cola de poli(A) (Figura 5-14). Antes de la secuencia de terminación en el RNA existe una secuencia señal conservada que indica el punto de corte de un componente endonucleasa asociado al dominio carboxilo-terminal (CTD) de la RNA polimerasa II. La secuencia señal para el corte se une a un complejo enzimático que incluye una endonucleasa, una poliadenilato polimerasa y otras proteínas. El RNA es cortado por la endonucleasa en un punto ubicado de 10 a 30 nucleótidos más abajo (hacia el extremo 3’) de una secuencia señal conservada (5’)AAUAA(3’). El corte genera el grupo 3’-OH libre al cual la poliadenilato polimerasa sintetiza una cola de poli(A) de 80-250 nucleótidos, mediante la reacción: (Figura 5-14) RNA + nATP → RNA-(AMP)n + nPPi Esta enzima no requiere molde, pero necesita un mRNA cortado como cebador. Esta cola de Poli A sirve para asegurar la estabilidad de la molécula, protegerla de las exonucleasas-3’ y como lugar de unión de una o más proteínas específicas.
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TERCER EVENTO → Escisión de intrones por corte y empalme En procariotas, recordemos que una cadena polipeptídica está codificada por una secuencia de DNA que es colineal con la secuencia de aminoácidos, que se extiende sin interrupción a lo largo del molde de DNA hasta completar la información necesaria para especificar el polipéptido (los genes son continuos), pero en eucariotas, los genes que codifican polipéptidos (exones) pueden estar interrumpidos por secuencias no codificantes (intrones). Estos intrones del DNA son transcritos junto con el resto del gen por las RNA polimerasas. Existen cuatro tipos de intrones y cada uno posee un mecanismo de eliminación diferente: Intrones del grupo I y II Grupo I Grupo II Característica Autocatalíticas principal rRNA, mRNA y tRNA mRNA de mitocondrias o Ubicación nucleares, mitocondriales y de cloroplastos, en hongos, algas cloroplastos y plantas. ATP No necesita Adenina que se encuentra Cofactor Guanina dentro del intrón Dos reacciones de transesterificación, en las que un grupo 2’OH o 3’-OH de una ribosa realiza un ataque nucleofílico sobre Reacciones un fósforo, formándose en cada nuevo paso un nuevo enlace fosfodiéster a expensas del anterior, con lo cual se mantiene el balance energético.
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Intrones del grupo I PASO UNO – El hidroxilo ubicado en la posición 3 de la guanosina (3’-OH) realiza un ataque nucleofílico contra el extremo 5’ del intrón y forma un enlace 3’-5’-fosfodiéster normal. PASO DOS – El extremo 3’ del exón 5’ desplazado en el paso anterior, realiza otro ataque nucleofílico contra el extremo 5’ del exón 3’. RESULTADO – Escisión exacta del intrón y la ligación de los exones (ver Figura 5-15).
(Figura 5-15).
Intrones del grupo II – Ribozimas PASO UNO – El grupo 2’-OH de un residuo de adenosina situado dentro del intrón realiza un ataque nucleofílico contra el extremo 5’ del intrón y forma un enlace 3’-5’-fosfodiéster normal. Se produce un intermedio ramificado con una estructura en forma de lazo.
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PASO DOS – El extremo 3’ del exón 5’ desplazado en el paso anterior, realiza otro ataque nucleofílico contra el extremo 5’ del exón 3’. RESULTADO – Escisión exacta del intrón y la ligación de los exones (ver Figura 5-16).
(Figura 5-16).
Estas reacciones son muy parecidas a las reacciones de rotura y unión del DNA catalizadas por las topoisomerasas y las recombinasas específicas de sitio.
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Intrones del grupo III y IV Grupo III Grupo IV Intrones con “splicing” Intrones con “splicing” Nombre asistidos por espliceosoma asistidos por endonucleasas Mediado por complejos de pequeñas ribonucleoproteínas Característica nucleares (snRNP [RNA + Requiere de una endonucleasa principal proteínas]), cada una con un RNA nuclear pequeño (snRNA). Ubicación mRNA nuclear Ciertos tRNA ATP Sí requieren Rotura de los enlaces Igual mecanismo de fosfodiéster de los extremos Reacciones formación de lazo de los del intrón y unión de los intrones del grupo II exones entre sí Intrones “splicing” asistido por ribonucleoproteínas (snRNP) CARACTERÍSTICAS PRELIMNARES ▪ En los núcleos eucarióticos se encuentran generalmente cinco snRNA (U1, U2, U4, U5 y U6) implicados en las reacciones de corte y empalme. ▪ Los intrones de espliceosoma tienen generalmente los dinucleótidos GU y AG en los extremos 5’ y 3’, respectivamente en los sitios de corte y empalme. U1 posee una región complementaria. ▪ Se requiere ATP para el ensamblaje del espliceosoma → RNA transcrito primario, snRNA y varias proteínas que forman una agregado supramolecular.
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PASO UNO – Reconocimiento y unión de la secuencia GU por la U1 y la U2 se une a una adenosina ubicada en el interior del intrón. PASO DOS – Ensamblaje del espliceosoma inactivo con hidrólisis de ATP (RNA transcrito primario + U1, U2, U4, U5 y U6 + proteínas) PASO TRES – Reordenamientos internos que incluyen salida de U1 y U4 y unión de U6 al extremo GU y formación del espliceosoma activo. PASO CUATRO – Formación del LAZO entre una adenosina dentro del intrón y la guanosina del extremo GU del intrón. PASO CINCO – El extremo 3’ del exón 5’ desplazado, realiza otro ataque nucleofílico contra el extremo 5’ del exón 3’. RESULTADO – Escisión exacta del intrón y la ligación de los exones (ver Figura 5-17).
(Figura 5-17).
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Intrones del grupo IV PASO UNO – La enzima endonucleasa rompe los enlaces fosfodiéster de ambos extremos del intrón, quedando libres los extremos 3’ del exón 5’ y el extremo 5’ del exón 3’. PASO DOS – Unión de los exones por un mecanismo similar al de la reacción de la DNA ligasa. RESULTADO – Escisión exacta del intrón y la ligación de los exones. Se han encontrado genes con intrones del grupo I y del grupo II en las bacterias y en los virus bacteriófagos. Aunque, estos intrones son más frecuentes en las arqueobacterias que en las bacterias.
Procesamiento diferencial Algunas transcritos de mRNA eucarióticos producen un único mRNA maduro y un único polipéptido; en cambio, otros pueden ser modificados de más de una manera para producir diferentes mRNA y, por lo tanto, diferentes polipéptidos. ¿Qué permite a un gen expresarse de una manera u otra? Esto depende de un rearreglo entre intrones y exones mediado por los factores de modificación, proteínas de unión al RNA que promueven una ruta determinada. Los rearreglos pueden ser por: Elección del sitio de adición del Poli(A) o Patrones de corte y de poliadenilación alternativos → El DNA puede tener dos o más sitios de corte y poliadenilación (A1 y A2). De este modo, dependiendo del sitio de corte elegido, el transcrito primario será más largo o más corto y tendrá diferentes funciones (ver Figura 5-18a).
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Patrones de corte y splicing alternativo → En un gen transcrito del DNA se puede tener dos o más sitios de corte y splicing, que permite obtener a partir de un mismo transcrito primario de RNA diferentes posibilidades de RNA maduro (ver Figura 5-18b).
(Figura 5-18).
Procesamiento de los precursores de los Pre-rRNA En procariotas En las bacterias los rRNA 16S, 23S y 5S (y algunos tRNA) proceden de un único precursor 30S de unos 6500 nucleótidos (ver Figura 5-19). Durante la maduración se eliminan fragmentos de RNA en los extremos del precursor y segmentos entre los tRNA. Además, los rRNA 16S y 23S contienen nucleósidos modificados → pseudouridinas, nucleósidos metilados, dihidrouridinas.
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En eucariotas Un transcrito primario de pre-rRNA es sintetizado por la RNA polimerasa I y modificado en el nucléolo para formar finalmente los rRNA 18S, 28S y 5,8S (ver Figura 5-20).
Como en procariotas, la modificación consiste en reacciones de corte por endo y exorribonucleasas y en reacciones de modificación por nucleósidos. Algunos pre-rRNA también contienen intrones que se han de cortar y empalmar. En el nucléolo se encuentran los complejos formados por ribonucleasas, enzimas modificadoras de las bases, numerosas RNA nucleolares pequeñas, o snoRNA (que guían las modificaciones de los nucleósidos y algunas reacciones de corte) y algunas proteínas ribosómicas.
(Figura 5-19)
(Figura 5-20)
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Procesamiento de los precursores de los Pre-tRNA en procariotas y eucariotas La mayoría de las células contienen entre 40 y 50 tRNA diferentes. Éstos provienen de precursores más largos (ver Figura 5-21). Endonucleasa RNAasa P → Otro ejemplo de RNA catalítico → Presente en todos los organismos → Elimina RNA del extremo 5’ de los Pre-tRNA. Exonucleasa RNAasa D → Elimina segmentos del extremo 3’. tRNA nucleotidil transferasa → Adiciona en el extremo 3’ del RNA se adiciona una secuencia de trinucleótidos CCA. Etapa final → Modificación de ciertas bases por metilación, desaminación o reducción. Ocasionalmente, se encuentran intrones que deben ser eliminados por nucleasas específicas y cuando dos o más tRNA se encuentran en el mismo transcrito primario, son separados por cortes enzimáticos.
(Figura 5-21)
- Estructura y función
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