¿Cuál de las dos cadenas es el gen a transcribir?La cadena que sirve de molde para el ARN es la 3´------>5´. Es la cadena de abajo, ya que el ARN crece en sentido 5´---->3´ y además contiene un triplete complementario del codón de inicio, AUG.
El Promotor tiene secuencias reguladoras (segmentos de ADN a los que se unen proteínas específicas, como los factores de transcripción en eucariotas, definidas, muy conservadas en cada especie, donde las más conocidas son la caja TATA (situada sobre la región -25 en el caso de eucariotas) o TATA box, secuencia consenso presente en arqueas y eucariotas, que en los seres humanos está presente en la cuarta parte de los genes.
En bacterias hay una secuencia consenso similar, también de tipo TATA: la caja de Pribnow:
5´TATAAT3´, también llamada -10box, pues está centrada unos 10 pn antes de la señal de comienzo de la transcripción.
Las secuencias 1 y 2 pertenecen a E. coli. La 3 a la levadura.La TATA box, como otras secuencia consenso, es una secuencia palindrómica. Un palíndromo se lee igual de izquierda a derecha que al contrario, como OSO.
W puede ser A o T.
La Región codificante comienza en el primer triplete que se transcribe y acaba en el último. En eucariotas están interrumpidos por regiones no codificantes: los intrones, cuya función y origen son controvertidos. Inicialmente, incluidos dentro del concepto de ADN basura (ADN que no codifica para proteínas, ARNt o ARNr), actualmente muchos de ellos de ellos son vistos como elementos reguladores del genoma, ya que según ENCODE (consorcio de investigación genómica continuador del PGH, Proyecto Genoma Humano), muchos de los intrones son transcritos en ARN no codificante (¿regulador?). Sin embargo, su origen y por qué aparecen sólo en eucariotas no está claro, habiendo diversas hipótesis. Según una de ellas los intrones serían elementos genómicos "egoístas" que procederían de elementos genéticos transponibles o transposones, cuyo origen podría ser ADN vírico.
Las partes azules se transcriben pero no se traducen, aunque regulan la traducción.
La Región terminadora tiene secuencias terminadoras específicas ricas en GC, seguidas de abundantes A, como 3´CGCGCGCGCGCGAAAA5´. En cualquier caso, al llegar aquí el complejo transcripcional (complejo ARNpol-ADN-ARNm), se libera el ARN recién transcrito.
TRANSCRIPCIÓN EN PROCARIOTAS Y COMPARACIÓN CON EUCARIOTAS
1. Inicio
Formación del complejo ARNpol-promotor e Iniciación.
La ARN pol tiene que reconocer al Promotor, región del ADN a la que se asocia. Los promotores tienen secuencias específicas, como la "TATA box" (secuencia palindrómica, palíndromo) en eucariotas.
La ARN pol desenrolla una vuelta de hélice, formando una burbuja de transcripción. La cadena de ADN (cadena molde) que se transcribe es la secuencia antisentido (complementaria del ARN) 3´------->5´. El ARN en transcripción crece en sentido 5´---->3´. La cadena de ADN complementaria de la cadena molde se llama cadena codificante.
2. Elongación.
La ARN pol, igual que la ADN pol, crea una cadena de ARN en sentido 5´---------->3´. En eucariotas, cuando se han añadido los 30 primeros nucleótidos se añade (capping) al extremo 5´una caperuza (cap) de mGppp (metil-guanosina-trifosfato) invertida, que sirve como señal de inicio en la traducción. Se transcriben exones e intrones. La ARN pol coloca los ribonucleótidos complementarios a los desoxirribonucleótidos del gen, es decir, de la cadena molde y, además, cataliza la formación del enlace fosfodiéster entre estos. El ARN en crecimiento se va separando del ADN molde por su extremo 5´.
3. Terminación.
La ARN pol continúa la transcripción hasta que se encuentra una señal (secuencia) de terminación. En procariotas esta señal es una secuencia palindrómica rica en GC seguida de numerosas A, que hace que se forme una "horquilla" en el ARN y se separe.
Formación del complejo ARNpol-promotor e Iniciación.
La ARN pol tiene que reconocer al Promotor, región del ADN a la que se asocia. Los promotores tienen secuencias específicas, como la "TATA box" (secuencia palindrómica, palíndromo) en eucariotas.
La ARN pol desenrolla una vuelta de hélice, formando una burbuja de transcripción. La cadena de ADN (cadena molde) que se transcribe es la secuencia antisentido (complementaria del ARN) 3´------->5´. El ARN en transcripción crece en sentido 5´---->3´. La cadena de ADN complementaria de la cadena molde se llama cadena codificante.
2. Elongación.
La ARN pol, igual que la ADN pol, crea una cadena de ARN en sentido 5´---------->3´. En eucariotas, cuando se han añadido los 30 primeros nucleótidos se añade (capping) al extremo 5´una caperuza (cap) de mGppp (metil-guanosina-trifosfato) invertida, que sirve como señal de inicio en la traducción. Se transcriben exones e intrones. La ARN pol coloca los ribonucleótidos complementarios a los desoxirribonucleótidos del gen, es decir, de la cadena molde y, además, cataliza la formación del enlace fosfodiéster entre estos. El ARN en crecimiento se va separando del ADN molde por su extremo 5´.
3. Terminación.
La ARN pol continúa la transcripción hasta que se encuentra una señal (secuencia) de terminación. En procariotas esta señal es una secuencia palindrómica rica en GC seguida de numerosas A, que hace que se forme una "horquilla" en el ARN y se separe.
En eucariotas, la secuencia de terminación suele ser 5´TTATTT3´. Tras la separación del ARN, una enzima coloca unas 200 A en el extremo 3´, formándose la cola de poli-A.
Maduración.
En procariotas el ARNm no necesita este proceso, pudiéndose traducir inmediatamente, ya que no tienen intrones.
Por el contrario en eucariotas, debe sufrir un procesamiento postranscricional en el núcleo. Sólo tras acabar este proceso es que los ARN salen del núcleo.
La mayoría de genes codificantes de proteínas tienen intrones entre los exones, que deben ser eliminados mediante el proceso de "splicing" o empalme de los fragmentos de ARN correspondientes a los exones, tras formación de bucles por los intrones y corte. Según como se empalmen los exones, pueden lugar a diferentes proteínas (p.ej. el mismo gen sintetiza diferentes proteínas en el hipotálamo o en el tiroides, según como se empalmen los exones).
Principales diferencias en la transcripción entre procariotas y eucariotas
En procariotas las misma ARNpol sintetiza todos los tipos de ARN.
En eucariotas la ARNpol I transcribe los genes de los ARNr.
La ARNpol II los ARNm.
La ARNpol III los ARNt.
En procariotas no hacen falta factores proteicos de transcripción y en eucariotas sí para formar el complejo transcripcional ARNpol-promotor.
En procariotas no es necesaria la maduración del ARN pero en eucariotas sí por la presencia de intrones.
La transcripción inversa o retrotranscripción (retrovirus como el VIH)
Este proceso, llevado a cabo por la transcriptasa inversa o retrotranscriptasa supuso una modificación del dogma central de la Biología Molecular, de Crick, propuesto inicialmente por Crick en 1958 y replanteado en 1970 en un artículo en Nature. Este mismo año, Temin y Baltimore descubrieron independientemente la transcriptasa inversa, enzima necesaria para que los oncovirus de ARN integren su genoma en el ADN de la célula hospedadora. Por esto ganaron el Nobel en Medicina en 1975, junto a Renato Dulbecco, que también estudió los oncovirus. Los inhibidores de esta enzima, como la AZT o azidotimidina, creada en 1964 como anticancerígeno, están entre los fármacos de más éxito en la lucha contra el VIH (virus del SIDA).
La replicación del ARN y su transcripción inversa son exclusivas de algunos tipos de virus:
Maduración.
En procariotas el ARNm no necesita este proceso, pudiéndose traducir inmediatamente, ya que no tienen intrones.
Por el contrario en eucariotas, debe sufrir un procesamiento postranscricional en el núcleo. Sólo tras acabar este proceso es que los ARN salen del núcleo.
La mayoría de genes codificantes de proteínas tienen intrones entre los exones, que deben ser eliminados mediante el proceso de "splicing" o empalme de los fragmentos de ARN correspondientes a los exones, tras formación de bucles por los intrones y corte. Según como se empalmen los exones, pueden lugar a diferentes proteínas (p.ej. el mismo gen sintetiza diferentes proteínas en el hipotálamo o en el tiroides, según como se empalmen los exones).
En procariotas las misma ARNpol sintetiza todos los tipos de ARN.
En eucariotas la ARNpol I transcribe los genes de los ARNr.
La ARNpol II los ARNm.
La ARNpol III los ARNt.
En procariotas no hacen falta factores proteicos de transcripción y en eucariotas sí para formar el complejo transcripcional ARNpol-promotor.
En procariotas no es necesaria la maduración del ARN pero en eucariotas sí por la presencia de intrones.
La transcripción inversa o retrotranscripción (retrovirus como el VIH)
Este proceso, llevado a cabo por la transcriptasa inversa o retrotranscriptasa supuso una modificación del dogma central de la Biología Molecular, de Crick, propuesto inicialmente por Crick en 1958 y replanteado en 1970 en un artículo en Nature. Este mismo año, Temin y Baltimore descubrieron independientemente la transcriptasa inversa, enzima necesaria para que los oncovirus de ARN integren su genoma en el ADN de la célula hospedadora. Por esto ganaron el Nobel en Medicina en 1975, junto a Renato Dulbecco, que también estudió los oncovirus. Los inhibidores de esta enzima, como la AZT o azidotimidina, creada en 1964 como anticancerígeno, están entre los fármacos de más éxito en la lucha contra el VIH (virus del SIDA).
La replicación del ARN y su transcripción inversa son exclusivas de algunos tipos de virus:
a) los virus de ARN monocatenario negativo (complementario del ARNm) deben aportar la ARNpol dependiente de ARN, puesto que la célula no tiene ARN polimerasa dependiente de ARN. Ejemplos de virus que replican su ARN (-) son los virus de la gripe.
b) los virus de ARN monocatenario positivo y que replican su ARN (+) son los coronavirus. Se llama ARN (+) el que actúa como ARNm y ARN (-) si es complementario del ARNm.
c) los virus de ARN de doble cadena. Realizan el siguiente proceso replicativo: ARNds---> ARNm -----> ARNds. Un ejemplo son los rotavirus, que producen gastroenteritis.
d) los retrovirus, como el VIH, que realizan la transcripción inversa.
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