Transcripción en Eucariontes

1. Colegio Santa Sabina 4to medio Dif. Depto. De Ciencias Prof. Paulette Rivera F. Transcripción en Eucariontes Aprendizaje esperado: Conocen que en procariontes, genes que codifican proteínas relacionadas funcionalmente se encuentran agrupados en regiones (operón) que se transcriben desde un sitio único generando un RNAm para varias proteínas. En eucariontes, cada gen se transcribe desde su propio sitio de inicio y origina un RNA que debe ser procesado antes de ser traducido en proteína, debido a que las regiones que codifican un gen eucarionte (exones) se encuentran físicamente separadas por regiones no codificantes (intrones).

2. La transcripción es el proceso durante el cual la información genética contenida en el DNA es copiado a un RNA de una cadena única llamado RNA-mensajero.

3. La transcripción es catalizada por una enzima llamada RNA-polimerasa. • El proceso se inicia separándose una porción de las cadenas de DNA: una de ellas, llamada hebra sentido (3´- 5´) es utilizada como molde por la RNA-polimerasa (5´-3´) para incorporar nucleótidos con bases complementarias dispuestas en la misma secuencia que en la hebra anti-sentido, complementaria de la hebra sentido inicial.

4. La única diferencia consiste en que la timina del DNA inicial es sustituída por uracilo en el RNA mensajero. • Así, por ejemplo, una secuencia ATGCAT de la hebra sentido del DNA inicial producirá una secuencia UACGUA.

5. TRANSCRIPCIÓN EN PROCARIONTES Y EUCARIONTES ¿Qué diferencias observas en estos dos tipos de transcripción?

6. Compara la síntesis del triptófano en procariontes y eucariontes

7. CARACTERÍSTICAS: • Los genes poseen un promotor donde se fija la ARN polimerasa. • Posee secuencias de consenso: TATAAT (caja Pribnow) y secuencia TTGACA. • Los genes que codifican para una misma vía metabólica se localizan en regiones contiguas del ADN. • Los genes se organizan en una unidad transcripcional: OPERON (organización regulada) • Cinco genes transcriben para 1 molécula de ARNm. • El ribosoma traduce el ARNm (ARN policistrónico) en una o varias proteínas. PROCARIONTES Bacteria Escherichia coli. Síntesis del triptófano.

8. EUCARIONTES • CARACTERISTICAS: • 5 genes codifican la síntesis del trp. • Los 5 genes se encuentran en 4 cromosomas diferentes. • cada gen se transcribe desde su propio sitio de inicio. • En la transcripción se origina un ARNm primario que debe ser procesado. • El ARNm (ARN monocistrónico) listo se traduce en los ribosomas en1 sola proteína. Levadura: Saccharomyces cerevisiae. Síntesis del triptófano.

9. En eucariontes: • Cada gen tiene su propio promotor y señal de término de la transcripción. • El ARN es cistrónico (una sola proteína). • Algunos promotores poseen una secuencia de bases llamada Caja TATA. (25 a 30 pares de bases) • Hay secuencias que regulan la transcripción del gen: secuencias de proteínas reguladoras o factores de transcripción.(que anteceden a la región codificadora de proteínas)

10. Los genes eucariontes como el gen β- globina, contienen regiones reguladoras de la transcripción que anteceden a la región que codifica para proteínas.

11. Secuencia de nucleótidos codifican Proteínas regiones que no codifican proteínas RNA mensajero copia del DNA inicial intrones. partes que codifican proteínas exones Por lo tanto, el RNA inicialmente transcrito contiene tanto exones como intrones

12. MADURACION TRANSCRITO PRIMARIO Implica un procesamiento del ARNm sintetizado por la ARN polimerasa. La transcripción en eucariontes 2 1 3, 4 Estabilidad del mensaje genético y optimización de su traducción. • El transcrito primario sufre varios procesamientos que incluyen: • 1. La adición de un capuchón en el extremo 5´ (CAP 5´). • 2. La adición de una cola de poliA en su extremo 3´.(100 a 250 Ribonucleótidos de adenina)(La Endonuleasa que corta el ARNm para la adición de la cola por la PoliA polimerasa) • 3. Remoción de los intrones y empalme de exones (splicing). • 4. Generación de ARN maduro listo para salir al citoplasma para su traducción.

13. . Sin embargo, antes de que abandone el núcleo para dirigirse al citoplasma donde se encuentran los ribosomas, este RNA es procesado mediante operaciones de "corte y empalme", eliminándose los intrones y uniéndose entre sí los exones. La eliminación intrones mecanismode corte regiones de paso de exón a intrón y de intrón a exón unión posterior de los exones sucesivos eliminar los intrones

14. mecanismo de corte y unión "splicing" dos reacciones transesterificación intercambio de un enlace fosfidiéster por otro unión de dos exones consecutivos Luego, las secuencias de intrones son reconocidas y removidas por moléculas de ARN nucleares pequeñas (ARNnp) que interaccionan con proteínas formando partículas ribonucleoproteicas pequeñas que constituyen lo que se ha denominado el "espliceosoma".

17. MODELO OPERÓN Jacob, Monod y colaboradores analizaron el sistema de la lactosa enE. coli, de manera que los resultados de sus estudios permitieron establecer el modelo genético del Operón que permite comprender como tiene lugar la regulación de la expresión génica en bacterias. Jacob y Monod recibieron en 1965 el Premio Nobel pos estas investigaciones Francois Jacob Jacques Monod

18. Son pequeños fragmentos circulares de ADN, además de su cromosoma principal, contienen de 2 a 30 genes. Algunos tienen la capacidad para incorporarse o salir del cromosoma bacteriano

19. Se denomina episoma a un plásmido incorporado al cromosoma bacteriano. Los plásmidos se replican en manera similar al cromosoma bacteriano. El ADN procariota se organiza en paquetes coherentes denominados OPERONES, en los cuales se encuentran los genes para funciones interrelacionadas.

20. Un Operón es grupo de genes estructurales cuya expresión está regulada por elementos de control o genes (promotor y operador) y genes reguladores

21. El promotores la parte del ADN en donde se pega la ARN polimerasa antes de abrir el segmento de ADN a ser transcripto Un segmento del ADN que codifica para un polipéptido específico se conoce como un gen estructural.

22. Un operón consiste en:  un operador: controla el acceso de la ARN polimerasa al promotor un promotor: donde la ARN polimerasa reconoce el sitio de inicio de la transcripción un gen regulador: controla el tiempo y velocidad de transcripción de otros genes un gen estructural: codifican las enzimas relacionadas o las proteínas estructurales

23. E. Coli puede utilizar glucosa u otros azúcares, como el disacárido lactosa- Requiere de 2 enzimas Lactosa permeasa Β- galactósidotransacetilasa Β- galactosidasa Se ubica en la membrana plasmática Cataliza la ruptura de la lactosa para generar los monosacáridos galactosa y glucosa. Participa en el metabolismo de los B- galactósidos, diferentes a la lactosa. Permite el transporte de la lactosa al interior de la célula.

24. Medio de cultivo bacteriano Ausencia de lactosa Presencia de lactosa Las enzimas lactosa permeasa y B- galactosidasa son necesarias Las enzimas lactosa permeasa y B- galactosidasa no son necesarias su expresión es reprimida. Se induce la expresión Aumentan sus niveles en el citoplasma Disminuyen sus niveles en el citoplasma

25. Operon Lac Genes estructurales Genes reguladores Codifican para las proteínas que regulan la actividad de los genes estructurales. Codifican proteínas enzimáticas que metabolizan la lactosa 3 genes Gen A Gen Y Gen Z Codifica para la enzima lactosa permeasa Codifica para la enzima B- galactósidotransacetilasa Codifica para la enzima B- galactosidassa. Son contiguos y se transcriben en 1 solo ARN policistrónico.

26. Junto al Gen z (estructural) Se transcriben 2 secuencias específicas Operador (O) Promotor (P) Para Junto a él se encuentran Impedir Gen regulador I Que la ARN polimerasa Se une al Que codifica para una Proteína Llamada Transcriba el Operón Represor

27. En ausencia de lactosa La unión Operador- represor Reprime la sistema No se sintetizan Proteínas necesarias Metabolizar Lactosa

28. En presencia de lactosa Entonces… El represor Libera al La lactosa operador Se une al Y la Represor ARN polimerasa Produciendo un Se puede unir al Cambio conformacional Promotor que Para disminuye La afinidad Transcribir Por el Los Operador Genes estructurales

29. 1. Represor se une al operador e impide que la ARN polimerasa transcriba los genes estructurales Z, Y , A 1 2 2. En presencia de lactosa, ésta se une al represor y éste libera al operados, entonces la ARN polimerasa puede transcribir.

30. Regulación de la transcripción en eucariontes.

31. En organismos eucariontes multicelulares el Control de la expresión génica Depende de las Variaciones hormonales Se relaciona con cambios que ocurre en la En el Diferenciación de los tejidos Etapa embrionaria Medio interno y

32. Regulación de la transcripción en Eucariotes: Para que se inicie la transcripción se necesita de factores de transcripción para que la ARN polimerasa actué. • Un primer factor de transcripción reconoce la caja TATA. • Un segundo factor asegura el ingreso de la ARN polimerasa al sitio de inicio. • Unión de la ARN polimerasa II. • Factores adicionales ayudan a formar el complejo de iniciación en la zona del promotor. • Inicio de la transcripción.

33. El complejo de iniciación puede ser acelerado o retardado por factores de transcripción específicos: proteínas activadoras o proteínas represoras. Proteínas activadoras: Se unen a una secuencia de nucleótidos llamadas secuencia amplificadora. Estimulan la formación del complejo de iniciación acelerando la transcripción. Proteínas represoras: Se unen a la secuencia silenciadora. Retardan el inicio de la transcripción.

35. Diferencia en la trascripción: Eucariontes Procariontes Se requiere la participación de factores de transcripción para que se forme el complejo de iniciación para que pueda transcribirse. En ausencia de represores la ARN polimerasa se une al promotor y transcribe.

36. Control hormonal de la transcripción: Hormonas Hidrosolules • Características: • Se unen a receptores de superficie celular (no pueden atravesar la membrana). • Pueden ser aminas: adrenalina y hormonas peptídicas: insulina y glucagón. • Provocan en el receptor un cambio conformacional y una transducción de señales (segundos mensajeros). Ejemplo: activan al factor de transcripción NF- KB que ingresa al núcleo inducen la expresión de genes que participan en la respuesta inmune en células de mamíferos.

38. Control hormonal de la transcripción: Hormonas Liposolubles • Características: • Se unen a receptores intracelulares.(atraviesan la membrana). • Incluye las hormonas esteroidales, como las hormonas sexuales, los esteroides cortisol y la aldosterona, las hormonas tiroideas y los retinoides (derivados de la vitamina A). • Interactúan con regiones reguladoras en el ADN llamados “elementos de respuesta de la hormona” Estas hormonas producen un cambio conformacional mediante una proteína que se libera “Hsp90”, la que ayuda a yuda ala formación del complejo de iniciación y comience la transcripción.

39. Hormonas Liposolubles

40. Responder: 1. Indique la afirmación falsa y justifíquela: a) Una parte importante del DNA de cada célula no tiene función y se estima que sólo alrededor del 10% del DNA eucarionte codifica proteínas. b) Los genes en el DNA procariontes se organizan en grupos que funcionan como unidades transcripcionales (operones). c) La organización del DNA en exones e intrones puede determinar una mayor variación en las proteínas. d) Los promotores son regiones reguladoras de la expresión génica a los cuales se unen factores de transcripción. e) Las bacterias no tienen la capacidad para regular la expresión génica en respuesta a los cambios ambientales. 2. Los intrones se transcriben junto con los exones en el RNA mensajero, sin embargo no participan en la síntesis de la proteína. ¿Qué aseveración considera correcta? justifique las falsas. a) Los intrones se remueven del RNA mensajero y este proceso puede generar distintas proteínas a partir de un mismo gen. b) El aparato de síntesis de proteínas distingue entre intrones y exones y sólo traduce éstos últimos. c) Los exones tienen una composición de nucleótidos distinta de los intrones. d) En eucariontes cada gen se transcribe desde su propio sitio de inicio en cambio en procariontes varios genes comparten un sitio de inicio de la transcripción. e) Todo gen se expresa en una célula mientras no sea reprimido por un mecanismo regulador.

41. Caracterice la transcripción en general. ¿Qué sentido tiene la hebra que transcribe la ARN polimerasa? ¿Cómo reconocería en un dibujo simple la transcripción en procariontes? ¿Y en eucariotes? ¿Cuál es la función del ARN de transferencia? ¿Qué es la caja TATA. ¿Qué es la cola de poli A y donde se ubica? ¿Cuál es la función de la endonucleasa? ¿Qué es el espliciosoma? ¿En qué sentido trabaja la ARN polimerasa? ¿Cuál es la función del ARN ribosomal? ¿Qué es la caja de Pribnow? ¿Qué son las secuencias de consenso? ¿Qué es el capuchón 5´ y donde se ubica? ¿Cuál es la función de la poli A polimerasa. ¿Qué es el ARNnp y para qué sirve? ¿Qué es un cistrón? ¿y un policistrón? ¿Qué es un exón? ¿ y un intrón? Compare el proceso de transcripción y traducción de la vía metabólica de producción de enzimas que participan en la síntesis de triptófano en eucariontes y procariotes, según: ejemplo de organismo que la realiza (específico), presencia de operón, tipo de ARN (cistrónico o policistrónico), números de sitios de unión para la síntesis de proteína, presencia de ARN primario, número de cromosomas y genes, Número de sitios de inicio para la síntesis del ARN. Dibuje el proceso formación de enzimas de síntesis de triptófano en levadura y en escherichia coli, Colocando los cromosomas, operón (en la que corresponda), indicando dónde ocurre la transcripción, la traducción, dónde está el ARNm (cistrónico o policistrónico) que se forma y dónde está la proteína o las proteínas formadas. Compare la regulación hormonal de la transcripción según la acción de las hormonas liposolubles y las hidrosolubles.