biologia celular y molecular

Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega
Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega Asesor del grupo GUTE: www gute com mx
i
s
í
t
a
n
o
s
Primera parte
i
s
t
a
n
o
s
Genes ligados, Genes auto y gonosómicos, Herencia citoplásmica,
i
s
t
a
n
o
s

i
s
t
a
n
o
s
Segunda parte
i
s
t
a
n
o
s
Estructura de la doble hélice
i
s
t
a
n
o
s
Purinas
GuaninaAdenina
i
s
t
a
n
o
s
Timina – uracilo –citosina
i
s
t
a
n
o
s
Aldopentosa
i
s
t
a
n
o
s
1.- El DNA está formado por 2 cadenas de polinucleotidos
4.- Cada cadena se encuentra de forma perpendicular al eje.
5.- la doble hélice tiene un diámetro de 20 A (2nm)
6.- la doble hélice gira hacia la derecha del eje siguiendo la orientaión de los azucares.
7.- por cada 10 pares de bases, la doble hélice da una vuelta
completa con una dimensión lineal de 34 A.
8.- las bases nitrogenadas se orientan hacia el interior y las pentosas y fosfatos al exterior
9.- la complementaridad de las bases cumple las leyes de
Chargaff (pares purina-pirimidina)
10.- las cadenas de polinucleotidos se unen por puentes de H.
11. Los enlaces fosfato- desoxirribosa están polarizados en
sentido opuesto 5’-3’ y 3’-5’
ESTRUCTURA
3.- las cadenas forman una doble hélice antiparalela
2.- cada cadena consiste de un grupo fosfato unido a un residuo
de -D-desoxirribosa y una base nitrogenada
i
s
t
a
n
o
s
BACTERIAS: 0.5-0.10 pg de RNA, 6% de su peso total
EUCARIOTAS: 20-30 pg de RNA, 1% de su peso total
3 tipos de RNA participan en la síntesis
de proteínas.
secuencia de amino ácidos en la síntesis de proteínas.
rRNA
tRNA
Existen diversas copias para cada gen de tRNA (redundancia de genes).
Existen 4 tipos en eucariontes: 18SrRNA,
28SrRNA, 5.8S y 5SrRNA
Existen 32 tipos de tRNA en células eucariontes, son pequeños (-4S)
Cada tipo de tRNA transporta (en su
extremo 3´) uno de los 20 aminoácidos
Procesamiento de los preRNA---- RNAm.
Splicing: remoción de
rRNA y tRNA
Modificaciones químicas: adición
de grupos químicos.
Edición del RNA:
Modificaciones quimicas *citidin
2 fuentes principales de RNA antisentido Small interfering RNAs (siRNAs)
Micro RNAs (miRNAs)
ESTRUCTURA
i
s
t
a
n
o
s
Desnaturalización del ADN
i
s
t
a
n
o
s
Desnaturalización del ADN
i
s
t
a
n
o
s
Según su grado de asociación existen diferentes fracciones genómicas:
A) Componente rápido. Primera fracción de reasociación. Que representa el 25 % del genoma.
B) Componente intermedio. Segunda fracción que corresponde al 30 % del genoma total.
C) Componente lento. La última fracción en renaturalizarse y supone el 45 % restante del genoma total.
¿Esto significará algo?
i
s
t
a
n
o
s
Secuencias repetidas y no repetidas
Las secuencias de renaturalización lenta generalmente son regiones de DNA no repetitivas y casi todas las veces codificantes.
Según el grado de repetición las secuencias de DNA se clasifican en:
A) DNA repetitivo: si están presentes en más de una copia.
B) DNA moderadamente repetitivo: si tienen un rango de reasociación moderado
C) DNA altamente repetitivo: Representa la fracción de reasociación rápida y son producto de la reasociación de secuencias cortas localizadas en tandem en frecuencias de repetición múltiple.
En este grupo también se encuentra el DNA satélite que consiste de regiones cromosómicas centroméricas inertes (no se transcriben).
El DNA microsatelite corresponde a fragmentos más cortos de DNA de alta asociación. El DNA minisatélite o VTNR y las secuencias cortas forman parte de este DNA.
i
s
t
a
n
o
s
Gen Secuencia de DNA que codifica para un RNA funcional.
Contiene información extrínseca e intrínseca.
Genoma Conjunto de genes codificados en el DNA.
Secuencias no codificantes Secuencias regulatorias de la duplicación, transcripción o control epigenético.
OriC, ARS, ACS, Intron, Promotor, Terminador, DNA espaciador
Densidad génica y genómica
Cistron Unidad monogénica. Cis-trans (un promotor controla la expresión de un gen).
Policistron Unidad poligénica dependiente de un promotor.
Valor C Cantidad total de DNA en el genoma
Paradoja del valor C No correspondencia entre el tamaño del genoma y el número de genes.
i
s
t
a
n
o
s
deletereous mutagenesis
9% subfunctionalizatión
1% neofunctionalization
i
s
t
a
n
o
s
Familias génicas
i
s
t
a
n
o
s

i
s
t
a
n
o
s
CONTROL DE LA CROMATINA Tercera parte
i
s
t
a
n
o
s
El DNA se asocia a proteínas llamadas
HISTONAS
El bloque de construcción de la cromatina es el nucleosoma
Es la unidad mínima de construcción de cromatina, involucra todas las histonas
excepto la H1.
Collar de cuentas
Modelos de interacción
histonas.
modificadas por enzimas: Acetilación, Metilación, Fosforilación.
Estructura de la
Eucromatina (A) Heterocromatina
i
s
t
a
n
o
s

La subunidad que se repite en la estructura de la cromatina es el nucleosoma
165pbDNA espaciador
Los trabajos de A. Klug y colaboradores (1980) sobre la disposición de las histonas en el nucleosoma le valieron el Premio Nobel de Química (1982).
i
s
t
a
n
o
s

i
s
t
a
n
o
s

Las fibras de 30 nm se unen a un armazón proteíco en regiones especificas llamadas SAR [regiones asociadas con el armazón o regiones de unión a la matriz (MAR)].
DNA
Nucleosoma
Asas o Bucles radiales de DNA
i
s
t
a
n
o
s

i
s
t
a
n
o
s

i
s
t
a
n
o
s

i
s
t
a
n
o
s

i
s
t
a
n
o
s

i
s
t
a
n
o
s
Conjunto de ADN, histonas y proteínas.
Se encuentran en el núcleo de células eucariontes y constituyen el cromosoma eucarionta.
HISTONAS Principal proteína presente en las cromatinas.
Tienen carga positiva. Ricas en lisina y Argina
Consecuencia de genomas grandes Proteínas mas conservadas en eucariontes
NUCLEOSOMA Conjunto de octamero de histonas que involucran todas menos la H1
Cubre 200 pares de base
EUCROMATINA Representa la forma activa de la
cromatina.
núcleo y aquí se encuentran la mayoría de genes activos.
HETEROCROMATINA Representa la forma inactiva de la cromatina.
Se localiza en la periferia del núcleo y puede ser de dos tipos:
constitutiva y facultativa.
Dominios OPT,
Cuerpo PcG
Cuerpo PML,
Cuerpos de Cajal,
i
s
t
a
n
o
s

i
s
t
a
n
o
s
Producción y ensamblaje de las subunidades ribosomales.
Precursor de 45S Usa proteínas importadas del
citosol = RNP
GC: Componente granular
i
s
t
a
n
o
s

i
s
t
a
n
o
s
Orgánulos esféricos nucleares presentes en células en alta proliferación (tumorales), o metabólicamente activas con alta tasa transcripcional (neuronas).
Ramón y Cajal las denominó “cuerpos accesorios nucleolares”, debido a su asociación con el nucléolo en las neuronas.
Su tamaño se sitúa entre 0.1 - 2.0 micrometros y su número es de entre uno a cinco por cada núcleo, variando a lo largo del ciclo celular y entre los diferentes tipos celulares.
Los cuerpos celulares “son posibles lugares de ensamblaje o modificación de la maquinaria de transcripción del núcleo”.
Se encuentran únicamente en los núcleos de plantas, animales y levaduras.
i
s
t
a
n
o
s
Cuerpos nucleares
Los dominios OPT se relacionan con nuevas síntesis de RNA polimerasa II y dominios que contienen proteínas relacionadas con la transcripción y factores de transcripción TFIIH, Oct1, BRG1, E2F-1, estos pueden representar complejos de iniciación de transcripción incompletos, complejos inhibitorios, o sitios del almacenamiento.
El complejo grupo Polycomb (PcG, o cuerpo PcG) es una asociación cromatina multiproteica relacionada con la represión estable de mutaciones homeóticas, además de ser un complejo de represión transcripcional.
i
s
t
a
n
o
s
Las manchas -nuclear speckles- son estructuras intranucleares caracterizadas por concentraciones altas de pre-mRNA, aunque su función es polémica, existe evidencia fuerte de que son sitios que unen piezas de almacenaje o ensamblaje.
Cuerpos PML. Cuerpos nucleares promielocíticos, donde se sintetiza la proteína PML (882 residuos de aa, 97,5 kDa), cuya su función principales la supresión del crecimiento celular.
Posee otras funciones relacionadas con la regulación de genes e implicación en las vías de supresión tumoral y, por tanto, de la inhibición del crecimiento celular.
i
s
t
a
n
o
s
Mediante acetilación, fosforilación, que permiten encender y apagar diferentes genes para formar un tejido específico
DIFERENCIACIDIFERENCIACIÓÓN Y ESPECIALIZACIN Y ESPECIALIZACIÓÓNN CELULAR: proceso de remodelación de la cromatina
Determina características estructurales y funcionales distintas
ENVEJECIMIENTO CELULAR: mediado por genes Lleva a 2 tipos de muerte: apoptosis y necrosis
CELULAS TOTIPOTENCIALES
CELULAS MULTIPOTENCIALES
CELULAS OLIGOPOTENCIALES
CELULAS DIFERENCIADAS
CELULAS ESPECIALIZADAS
Cuerpos nucleares
i
s
t
a
n
o
s
Cuarta parte
i
s
t
a
n
o
s
¿Cómo es la replicación del DNA?
i
s
t
a
n
o
s
El oriC
El origen de replicación bacteriano se denomina OriC y corresponde a 245 pb.
Tiene las siguientes características:
Presenta 4 cajas de reconocimiento a DnaA (R1-R4 nonámeros repetidos).
Tiene 3 repeticiones de treceámeros que permiten la disociación del DNA.
Posee secuencias palindrómicas GATC de reconocimiento para las metilasas de Adenina (DAM)
i
s
t
a
n
o
s
OriC
cadenas de los repetidos de 13 pb
Proteina DnaC
Proteina DnaB (Helicasa)
5´ 3´
i
s
t
a
n
o
s
DnaA: 1.- Reconocimiento de OriC, 2.- Curvatura, desestabilización y apertura del DNA, 3.- Reclutamiento de DnaB y DnaC.
DnaB, DnaC 1.- Helicasas que impiden la reasociación del DNA, 2.- Permiten el reclutamiento de SSB y de la DnaG (primasa).
SSB 1.- Impide la reasociación de las hebras de DNA, 2.- Permite la liberación de DnaA (pre-primosoma)
DnaG 1.- Sólo se integra si DnaC ha sido retirado. 2.- Coloca el cebador de RNA. Define la formación del primosomaprimosoma.
i
s
t
a
n
o
s
Crecimiento de DNA y RNA 55’’33’’
Se requiere un extremo 3’-OH libre para que ocurra el ataque electrofílico sobre el alcohol.
El crecimiento de cada cadena es unidireccional.
La doble hélice crece de manera bidireccional
i
s
t
a
n
o
s
Hda/Ida: Permiten que se retire las DnaA
DnaG Coloca el primer (iniciador, cebador, prímero) de 10-12 nucleótidos de RNA sobre el molde de DNA.
Se requiere para dejar un extremo 3’-OH.
Dnapol III Toma el extremo 3’-OH dejado por la primasa y polimeriza DNA en ambas cadenas (líder continua, retrasada discontinua F. OkazakiF. Okazaki). F y x permiten la retirada de SSB.
Dnapol I (Rnasa) Retira los fragmentos de RNA.
Dnapol I (polimerasa) Rellena los huecos dejados por la actividad de RNAsa.
Dna Ligasa Sella los fragmentos de Okazaki.
i
s
t
a
n
o
s
El seguimiento exacto de la secuencia que sirve como molde.
La actividad de exonucleasa 3’ 5’ de la DNA polimerasa contribuye a la fidelidad pues tiene actividad correctora (proofreading).
Hay dos propiedades importantes de las DNA POLIMERASAS:
FIDELIDAD Y PROCESIVIDAD
PROCESIVIDAD:PROCESIVIDAD:
La capacidad de una DNA polimerasa de elongar una cadena de DNA por muchos nucleótidos antes de disociarse del complejo que forma con el sustrato.
La DNA polimerasa I tiene una procesividad baja. Es distributiva.
La DNA polimerasa III tiene una procesividad alta.
i
s
t
a
n
o
s
Subunidad : 129 kDa, tiene actividad de DNA polimerasa
Subunidad : 27.5 kDa, tiene actividad de exonucleasa 3’ 5’
Subunidad : 41 kDa, se une al DNA. Es el factor de procesividad
Subunidad : Factor de dimerización
Subnidad : cargado de la hebra de DNA.

Permiten que se retire SSB
i
s
t
a
n
o
s
Termino de la replicación
El fin de la replicación es mediada por secuencias TerCTerC ricas en A y T que pueden retrasar el avance los replisomas debido a la unión de proteínas Ter y TTer y Tus que muestran una unión cooperativa al DNA.
La metilacimetilacióónn--desmetilacidesmetilacióónn del OriC permite controlar los ciclos de inicio de cada replicación del DNA procarionte.
La disponibilidad de las DnaA y los demás factores que forman el pre-primosoma constituyen un mecanismo de regulación.
i
s
t
a
n
o
s
oriC
Ter
i
s
t
a
n
o
s

Tres características comunes de los orígenes de replicación de procariontes y eucariontes
1) Son segmentos de DNA singulares que contienen múltiples secuencias
repetidas cortas
2) Estas unidades repetitivas cortas son reconocidas por proteínas
multiméricas ORCORC (origin recognition complex) que reconocen regiones ARSARS
( Autonomously Replicating Sequence) que se unen al origen para iniciar la
replicación
3) Las orígenes de replicación suelen ser regiones ricas en AT, lo que facilita
la desnaturalización del duplex de DNA (menos energía).
i
s
t
a
n
o
s
- cada 40 kb
- aprox. 400 orígenes de replicación en los 17 cromosomas de S. cerevisiae
- activación sucesiva de las diferentes ARS: regulación
Eucariontes Inferiores - Secuencia de replicación autónoma
de S. cerevisiae: ARS ( Autonomously Replicating Sequence)
- mutaciones puntuales inhiben el inicio de la replicación
- Sitio de unión del ORC (Origin Recognition Complex), 6
proteínas que forman la maquinaria de iniciación de la replicación)
B1 B2 B3 A
ARS consensus sequence (ACS)
i
s
t
a
n
o
s
Mcm2-7 (Cdc6)
ciclinas
Xenopus
- Fosforilación Cdc6 y liberación - Fosforilación ORC y Mcm2-7 -Associación Cdc45
P
P
i
s
t
a
n
o
s
1.1.-- Acumulaci Acumulacióón de proten de proteíínasnas
““permisivaspermisivas”” en el nen el núúcleo en G1:cleo en G1:
- CDC-6 y CDT-1, las cuales se unen al
ORC y reclutan las helicasas MCM
- helicasas MCM se unen al DNA y
catalizan su desenrollamiento
en la fase S:
(por fosforilación)
horquilla de replicación
i
s
t
a
n
o
s
Control negativoControl negativo de la replicación en eucariontes
• En la célula en fase M/G2 se impide la activacion del ORC, a través de ctd1 y el
reclutamiento de las helicasas MCM a las nuevas cadenas de DNA.
•Por tanto no se puede iniciar la replicación.
• En G1, la germinina es degradada, de tal manera que el DNA de la célula
pueda responder al control positivo por las proteínas permisivas y iniciar su
replicación
Helicasa Mcm2-7
Complejo pre-replicativo
- Ciclina Cdc6, regulador positivo no fosforilado (Expresión alta en G1) - Ctd1
i
s
t
a
n
o
s
AdiciónprimerRNA
CCAAC PrimerRNA
Cromosoma telomero
TELOMERASA
i
s
t
a
n
o
s
DAÑO EN EL DNA
i
s
t
a
n
o
s

i
s
t
a
n
o
s
•Radicales libres
i
s
t
a
n
o
s

Entrecruzamiento covalente de pirimidinas adyacentes en la misma cadena de DNA. Generalmente son timinas.
También se puede generar el “fotoproducto 6-4”
Radiación ultravioleta (200-300nm) 1
1
i
s
t
a
n
o
s
Ionizan moléculas que rodean al DNA radicales libres
algunos contienen oxígeno que tienen un electrón desapareado. Son especies altamente reactivas y pueden atacar la molécula del DNA causando rupturas en una o en las dos cadenas.
También pueden modificar químicamente una base, como la guanina.
Generación de 8-oxo-guanina.
2
i
s
t
a
n
o
s
3
i
s
t
a
n
o
s
Las desaminaciones pueden ser espontáneas o inducidas.
4
4
i
s
t
a
n
o
s
Modificación de bases en el DNA: Desaminación por ácido nitroso.
Desaminación de citosina genera uracilo
Desaminación de 5-metil citosina genera timina
4
4
i
s
t
a
n
o
s
DNA. Alquilación.
Metilación o acetilación de las bases en los átomos (O/N) que participan en la formación de puentes de H, desestabiliza la doble hélice de DNA y hace esa zona susceptible a mutación.
La presencia de estas regiones dañadas puede causar detención de la replicación, o si ésta continúa, está sujeta a errores.
4
4
i
s
t
a
n
o
s

Veamos la contraparte al daño
i
s
t
a
n
o
s
CONCEPTO CONCEPTO NECESARIO CONCEPTO COMPLEMENTARIO
Mutación Alteración o cambio en la información genética (genotipo) de un ser vivo.
Alteración Espontánea: se producen de forma
natural o normal en las poblaciones
Alteración Inducida: surgen como consecuencia de la exposición a mutágenos químicos o fisicos
Alteraciones Espontáneas
Causados por: • Errores durante los procesos de replicación, recombinación o reparación del DNA. • Cambios químicos espontáneos
Cambios tautoméricos - Formas alternativas isoméricas de las bases nitrogenadas que cambian el patrón de apareamiento normal. depurinación, desaminación y oxidación de Bases.
Alteraciones Inducidas Causados por: • Agentes químicos • Agentes físicos
Modificación de Bases en DNA (desaminantes, alquilantes)
Rayos UV (dimeros de T), Ionizante (radicales libres), Nuclear (extremos romos)
Reparación del DNA Es un proceso constante en la célula, esencial para su supervivencia ya que protege al genoma de daños y mutaciones dañinas.
Mecanismos de Reparación:
Directa Apareamiento NER - Reparación por Escisión de Nucleótido Recombinación VER Reparación por Escisión de Base
Daño en el DNA
i
s
t
a
n
o
s
REPARACIÓN DEL DNA
i
s
t
a
n
o
s
u.v.rABC
Glucosilasas
i
s
t
a
n
o
s
Fotoliasas
i
s
t
a
n
o
s
Fotoliasas
i
s
t
a
n
o
s
¿Cuál OH es? ¿1’, 2’, 3, 5’?
Esto lo responden hasta los que no son “masters”.
i
s
t
a
n
o
s
3. Reparación de apareamientos erróneos (MMR)
1. Reconocimiento de la lesión MutSalfa: AE, ins/del (2-8) MutSbeta: ins/del (1-16)
2. Act. ATPasa MutSalfa libera el AE
3. Discriminación de la hebra (Okazaki)
4. Excisión y síntesis de reparación
1
PCNA
RPA- SSDNA
i
s
t
a
n
o
s
NER Genómica Global
NER-TCR Acoplada a transcripción
1.Reconocimiento XPC/HR23B 2. Entrada del factor TFIIH a la Lesión 3. Ensamblaje del complejo NER 4. Helicasas actúan y XPA-RPA Interactúan con la lesión 5. Endonucleasas:XPG y F 6. Remoción 25-32 n 7. Liberación complejo 8. Síntesis y ligación
i
s
t
a
n
o
s
1.- UvrA se une al DNA en la región dañada.
2.- UvrB/UvrC tienen actividad de endonucleasa y corta en los lados adyacentes de la cadena liberando un oligonucleótido de unos 12-13 nts de largo.
3.- La región “vacía” es rellenada por una DNA polimerasa I y
4.- Sellada por una DNA ligasa.
i
s
t
a
n
o
s
•Eucariontes •Libre de error •Fase S y G2
i
s
t
a
n
o
s

Intercambio de cadenas mediado por REC A O RAD51 (sistema SOS)
i
s
t
a
n
o
s
Ruptura
i
s
t
a
n
o
s
Exonucleasa ssDNA
i
s
t
a
n
o
s
Rescata lo más importante:
i
s
t
a
n
o
s
Reparación del DNA Agente causal Daño producido Mecanismo de reparación:
U. V. Dímeros de pirimidina (timina- timina,
citosina-timina, citosina-cistosina). Fotoproducto 6-4. Bultos y aductos.
Fotoreactivation (UvrABC) NER Recombination Repair.
Radiación ionizante (rayos X y )
8-oxo-guannina. Transversión GC-TA. Ruptura de cadenas (1 y 2), Intercruzamiento.
BER NER Recombinación
Radiación nuclear Ruptura de cadenas de DNA. Extremos romos y adhesivos. Traslocaciones.
Missmatch repair (MSH, MLH, PMS). Recombination repair (DSB, RPA,RAD52, RAD51).
Alquilaciones, metilaciones,
Direct Reversal.
BER (glicosilasas)
i
s
t
a
n
o
s
CATTCACCTGTACCA
GTAAGTGGACATGGT
CATCCACCTGTACCA
GTAGGTGGACATGGT
Secuencia silvestre
i
s
t
a
n
o
s
PROTEÍNA DIFERENTE
PROTEÍNA INCOMPLETA
PROTEÍNA NORMAL
PROTEÍNA NORMAL
AAC
TTG
TAG
ATC
TAT
ATA
TAC
ATG
DNA molde : 5’----T A C---3’ RNAm 3’----A T G ---5’
Replicación normal

Carácter conservativo vs no conservativo
i
s
t
a
n
o
s
LA TRANSCRIPCIÓN
i
s
t
a
n
o
s

Proceso celular por el cual los RNAm (y los demás tipos de RNA) son sintetizados a partir de una secuencia de DNA que sirve como molde.
¿Es el primer paso de la expresión génica? R = NO.
Es el punto principal deEs el punto principal de control celular de lacontrol celular de la expresiexpresióón gn géénica.nica.
La Transcripción
i
s
t
a
n
o
s
•DNA
•Proteínas nucleares o factores de transcripción. •-factores generales o basales de transcripción •-proteínas activadoras o represoras
interaccionan con secuencias específicas de DNA (secuencias consenso)
Hebra molde 3’-5’
Secuencias regulatorias.
Se requiere:
La Transcripción
i
s
t
a
n
o
s
Se copia sólo una de las hebras del DNA.
La discriminación o selección de la hebra a copiar está dada por los promotores.
El super-enrollamiento negativo incrementa la potencia de los promotores.
La actividad de la Rna pol de Procariontes y Eucariontes NO requiere de un cebador.
El transcrito resultante es idéntico a la cadena complementaria a la molde excepto en T-U.
Se requieren nucleótidos trifosfatados para catalizar la reacción de polimerización en sentido 5’-3’.
La transcripción es selectiva. Sólo ocurre bajo control temporal en genes específicos.
Nomenclatura:Nomenclatura: nucleótido de inicio (n+1), curso abajo (+), curso arriba (- ).
i
s
t
a
n
o
s
LA TRANSCRIPCIÓN
i
s
t
a
n
o
s
Elementos CisCis (Cis-acting regulatory sequences):
Secuencias de DNA con un determinado arreglo de bases. Tienen función reguladora positiva o negativa.
Promotor Mínimo* Promotor proximal*
Proteinas activadores o represores
i
s
t
a
n
o
s
Elementos CisCis (Cis-acting regulatory sequences):
Secuencias de DNA con un determinado arreglo de bases. Tienen función reguladora positiva o negativa.
Promotor Mínimo* Promotor proximal* Potenciadores (Enhancers)* Silenciadores* Elementos de Respuesta*
Proteínas Reguladoras TransTransactivadoras o Factores de Transcripción (Trans-acting regulatory proteins)
Factores Generales de transcripción* Proteinas activadores o represores
* Sólo presentes en eucariotas.
i
s
t
a
n
o
s

La enzima que sintetiza RNA es la RNA POLIMERASA (Samuel Weiss y Jerard Huwitz, 1960)
La enzima de E. coli tiene 4 tipos de subunidades
Es susceptible a inhibición por: RIFAMPICINA y ACTINOMICINA D

Holoenzima formado por:
’: Se une al DNA
: estabiliza la unión de ’ con 2-
i
s
t
a
n
o
s
Precursor de amatoxinas
ojo
Anticancerígeno-Quimioterapia
i
s
t
a
n
o
s
Inicio de la transcripción
La subunidad sigma reconoce la caja de Pribnow en el promotor procarionte.
Alfa permite el ensamblaje de las otras subunidades de la Rna pol.
Se une la subunidad b’ al DNA y b añade 9-10 nt.
Elementos de la región promotorapromotora:
Región -10 TAT AAT (caja de Pribnow)
Región -35 TCT TGA CAT
Separación de ambas cajas (16-19 pb).
Velocidad 20-50 nt
RNA pol
i
s
t
a
n
o
s
(Mg++)
nPPi
RNA
(tipo, longitud y secuencia de este RNA dependen del gen de DNA que se está transcribiendo)
Elongación:
1.- Se disocia la subunidad de la RNA polimerasa. 2.- Comienza la adición de ppp G o ppp A, en el extremo 5’ del RNA naciente.
3.- Se añaden ribonucleótidos polimerizándose la cadena a través de enlaces fosfodiéster (la cadena va creciendo en la dirección 5’ – 3’)
El RNA que se va copiando del DNA se llama transcrito
i
s
t
a
n
o
s

4.- La “burbuja de transcripción” va avanzando, por un lado se abre el DNA duplex y por el otro se re-bobina. 5.- El RNA sintetizado va formando un híbrido (transitorio), con la cadena 3’ – 5’ del DNA
3
5
5
3
la polimerasa
RNA polimerasa
BURBUJA DE TRANSCRIPCIÓN
i
s
t
a
n
o
s
Secuencias de terminación en 5´ respecto al sitio de terminación.
Dos tipos de terminadores respecto al DNA:
Intrínsecos:
Extrínsecos:
i
s
t
a
n
o
s
Estructura secundaria en forma de horquilla (harpin)
Sucesión de 6 U al final de la horquilla.
Generalmente región rica en GC (palindrómica) en la base del tallo.
Terminadores dependientes de Rho:
Rho actúa como hexámero y tiene actividad de helicasa dependiente de ATP.
Se une a regiones de 50-90 pb en posición 5´ respecto al terminador ricas en C y pobres en G.
Rho avanza en dirección 3´ y desestabiliza la unión de la RNApol cuando llega a la región terminadora.
La desestabilización se debe a la disociación del híbrido DNA:RNA
Es apoyada por NusA que reconoce a box A.
i
s
t
a
n
o
s
Independiente de Rho
i
s
t
a
n
o
s
Terminación dependiente de Rho:
1.- La RNA polimerasa encuentra señales de terminación en el DNA (región Palindrómica rica en GC y luego en AT). 2.- El RNA se disocia del molde. 3.- La RNA polimerasa se disocia del DNA. 4.- La proteína rho, hidroliza ATP en presencia de RNA o DNA de una sola hebra, rompiendo el DNA del RNA
i
s
t
a
n
o
s
Información posicional
El ITP (análogo del GTP) ¡impide la terminación! Generando un cambio conformacional.
¡Pregúntame!
i
s
t
a
n
o
s
Antiterminación
La RNA pol lee más allá de los sitios de terminación.
Es utilizada por los fagos para regular la transición de una etapa de expresión génica a otra.
Proteína antiterminadora (pN, pQ) que reconoce la secuencia antiterminadora en DNA (Box B),
La proteína antiterminadora interacciona con la Rna pol a través de proteínas intermediarias.
El complejo estabiliza a la Rna pol unida Nus A y evita la terminación de la transcripción.
i
s
t
a
n
o
s

En procariotes casi todos los RNAm que se van sintetizando se van copiando en proteínas (traducción). Pero los RNA, los RNAt y todos los RNAm de eucariontes sufren modificaciones antes de ser usados o leídos.
TRANSCRIPCIÓN EN EUCARIOTES
i
s
t
a
n
o
s
RNA polimerasa I Genes de rRNA 5.8S, 18S y 28S
RNA polimerasa II Todos los genes que codifican proteínas, los Usn
RNA (1-5), los genes plus snoRNA y algunos
genes snRNA
RNA polimerasa III Genes de tRNA, 5S-rRNA, algunos genes snRNA
y genes para otros RNAs pequeños (UsnRNA).
Anota en tu cuaderno esto:
En Eucariontes hay tres tipos de RNA polimerasas
i
s
t
a
n
o
s
En Eucariontes hay tres tipos de RNA polimerasas
i
s
t
a
n
o
s

Cada tipo de RNA lleva una forma diferente de PROCESAMIENTO POST-TRANSCRIPCIONAL o MADURACIÓN
RNAt
DIFERENCIALDIFERENCIAL
Remoción de los extremos Modificación de la ribosa Modificación de las bases
Empalme o splicing Adición del CAP en el extremo 5’ Adición del poliA en el extremo 3’
Metilación de la ribosa Remoción de partes intermedias de un pre- RNAr largo que origina varios RNAr más cortos
i
s
t
a
n
o
s
RNA sintetizado RNAr (5.8, 18 y 28S) RNAm UsnRNA (1-5)
RNAt RNAr UsnRNA (6)
Localización Nucleolo Nucleoplasma Nucleoplasma
Subunidades comunes
2 subunidades grandes similares a y ´de E. coli
2 subunidades similares a de E. col i 5 subunidades comunes pero sin homólogos con E. coli
Subunidades totales 14 subunidades 12 subunidades Subunidad grande con repeticiones en COO- terminal. Secuencias CTD (carboxi teminal domain): TSTSP 26 repeticiones en levaduras, 56 repeticiones en mamíferos.
17 subunidades
i
s
t
a
n
o
s
Rna pol I Rna pol II Rna pol III
Promotor Dos regiones de control: Core element: -40 a +20 Rico en GC Elemento alrededor del sitio de unión (especie específico). Upstream control element (UCE): -180 a -107.
Tiene variedad de elementos cortos en cis:
Promotor mínimo. TATA-like (-30) caja de Golberg-Hogness.
Promotor proximal: CAAT (-80) GGGCGG (-90) caja GC de genesgenes constitutivosconstitutivos
Enhancers.(increment adores, potenciadores, intensificadores…)
Promotor de tRNAs: Dentro de la secuencia transcrita (interna): Caja A Caja B Promotor de 5s rRNAs: Caja A Caja C Promotor de UsnRNA6 Caja TATA PSE OCT-1
Factores de transcripción:
UBF1, SL1, TBP
Pregunta: ¿Si se quita el
promotor mínimo habrá transcripción?
Promotor de tRNAs: TFIIBn (incluye TBP) TFIIC Promotor de 5s-rRNAs: TFIIA, TFIIB, TFIIIC.
i
s
t
a
n
o
s
Inicio de la transcripción:
No requiere hidrólisis de ATP. 1. Unión de UBF1 a UCE y en el core. 2. SL1 (TBP-TAF complex) se une a UBF1 de forma cooperativa para extender la región de
ADN que es cubierta. 3. Se disoscia hRRN3. 4. Se une la Rna pol I. 5. Se requiere la TIF para iniciar la adición del primer nt.
1. Unión de TBP a la caja de Goldberg- Hogneess. TBP interactúa con el surco menor del Dna en las TATA y curba la doble hélice. 2. Unión de TFIIB. El C-terminal interacciona con TBP y DNA. El N-terminal se extiende hacia el sitio de inicio de la transcripción. 3. Unión de TFIIF. Provoca el reclutamiento de la RNApol II. 4. Unión de TFIIE: Permite reclutar TFIIH. 5. Unión de TFIIH: TFIIH tiene actividad de helicasa y ATPasa, comienza la síntesis de RNA. 6. La RNA pol se libera de casi todos los TFs.
No requiere hidrólisis de ATP. tRNAs: 1. TFIIC reconoce los elementos control. 2. TFIIB se une a TFIIC y dirige a la Rna pol III al sitio correcto. •TFIIB contiene a TBP que se une al DNA pese a no existir cajas TATA.
5s-rRNAs: TFIIA se une a la caja C, TFIIC se une a TFIIA TFIIIB se une y coloca a la RNA pol en el sitio correcto.
i
s
t
a
n
o
s
Rna pol I Rna pol II Rna pol III
-
Termino de la transcripción
Región reconocida pro la polimerasa (10-12 pb ricos en T). Región reconocido por elementos terminadores Reb1p (10 pb) en S.
cerevisiae
No clara -
i
s
t
a
n
o
s

i
s
t
a
n
o
s
MODIFICACIONES POSTRANSCRIPCIONALES
i
s
t
a
n
o
s
7-metil guanosina
7-metil guanosina
i
s
t
a
n
o
s
• Ocurre antes que la cadena tenga 20 nucleotidos de largo.
Se añade un residuo 7-metil guanosina, por una guanililtransferasa en forma reversa.
Se forma un puente 5´-5´ trifosfato
El “capuchón” o “capping” puede estar metilada en O(2 ) (1 o dos nucleosidos terminales) o no (cap-0).
i
s
t
a
n
o
s
Secuencias consenso
PABP
i
s
t
a
n
o
s

RNAm eucarionte: Sólo después de la modificación en 5’ y 3’ ocurre el corte y empalme/ “ s plicing ” de exones
Este proceso de remoción de exones es llevado a cabo por un cuerpo de splicing con snRNA catalíticos (Joan Steitz, 1960).
i
s
t
a
n
o
s
RNAm eucarionte: Corte y empalme o s plicing
i
s
t
a
n
o
s
Esta conducción (transporte y arrastre de RNA) es llevado a cabo por apareamiento de bases formando heteroduplex RNAm-snRNA
i
s
t
a
n
o
s
Ex1
Ex2
i
s
t
a
n
o
s
i
s
t
a
n
o
s

i
s
t
a
n
o
s

i
s
t
a
n
o
s

Functional roles for each snRNP U1 Initially bound to 5'-splice site. Determines which 5'-splice site is used Released on recruitment of U4/U5/U6 ?
U2 Initially binds branchpoint sequence. Brings intron 5'-splice site close to the branchpoint
U4 Initially complexed with U5 and U6 Keeps U6 in an unfolded conformation Released after delivering U6 to the 5'-splice site
U5 Initially complexed with U4 and U6 Binds exon sequences Location Upstream of 5'-splice site Downstream of 3'-splice site ?
U6 Initially complexed with U4 and U5 Displaces U1 from 5'-splice site Forms duplex with intron sequences Complexes with U2. Brings intron 5'-splice site close to branchpoint
i
s
t
a
n
o
s
Cromatina y Regulación Transcripcional
i
s
t
a
n
o
s
5’ 3’
transcripción
La mayoría de los cambios en los niveles de mRNA ocurren por variaciones en la transcripción.
m7Gppp N
Región CodificanteRegión Reguladora
Controla la tasa a la cual la RNApol Transcribe la región codificante del gen.
Los genes tienen dos regiones distintas funcionalmente:
i
s
t
a
n
o
s
Componentes de la Región Reguladora de un gen
i
s
t
a
n
o
s
Funciones del “Promotor romotor MMíínimonimo””:
•Sitio de unión de la RNApolII, factores generales de transcripción y coactivadores.
Controla el sitio de inicio de la transcripción y la direccionalidad.
•Responde a elementos activadores o silenciadores.
•Necesarios para la transcripción basal
i
s
t
a
n
o
s
Promotores y Potenciadores
Promotor Proximal: Se encuentran muy cercanos al sitio de inicio de la transcripción aprox. de 50 a 200 pb. A estas regiones se unen proteínas activadoras.
Potenciador : Potenciadores (“Enhancers”) son secuencias capaces de inducir un incremento en la transcripción de un gen. Se encuentran localizados río arriba o abajo a distancia del sitio de inicio de la transcripción o en Intrones.
Activadores/ Represores Enhancers / Silencenciadores
i
s
t
a
n
o
s
• Diferentes combinaciones de proteínas activadoras los reconocen.
Pueden funcionar de manera tejido- especifica
Funcionan a distancia e independientemente de la orientación.
• Pueden estar compuestos por módulos con diferentes secuencias consenso (cooperatividad).
• A los enhancers se unen activadores y otras proteínas con actividad remodeladora
QuickTime™ and a GIF decompressor
are needed to see this picture.
QuickTime™ and a GIF decompressor
are needed to see this picture.
i
s
t
a
n
o
s

i
s
t
a
n
o
s
Ensamblaje
Inicio de la transcripción
i
s
t
a
n
o
s
(17 pb abiertos)
Formación del complejo de inicio de transcripción Se abre la doble hélice del DNA (17pb) y se forma la “burbuja de
transcripción”
i
s
t
a
n
o
s
Transcripción en Eucariotas.
i
s
t
a
n
o
s
REGULACIÓN POSTRANSCRIPCIONAL
i
s
t
a
n
o
s
mRNA stability (half life)
Postranscriptional control
Transcriptional control
Translational control
i
s
t
a
n
o
s
Degradation of RNA
mRNA steady-state levels
i
s
t
a
n
o
s
Eucariotes
i
s
t
a
n
o
s

La expresión genética es modulada por los niveles
estacionarios del mRNA disponibles para la producción
de proteínas, los cuales son producto del equilibrio
entre la síntesis (transcripción) y la degradación
(estabilidad) de los transcritos.
Mayor estabilidad mRNA = Mayor expresión genética
i
s
t
a
n
o
s
¿Qué determina la estabilidad de un mRNA en la célula?
1. ¡ La estructura del RNA !
2. ¡ La tasa de degradación del RNA ! Actividad de proteínas que degradan el mRNA (Degradosoma y otras ribonucleasas)
i
s
t
a
n
o
s
Toma nota:
La estabilidad y la tasa de degradación del mRNA regulan la expresión genética de dos maneras:
1. La estabilidad determina el tiempo en el cual un mRNA puede estar presente para ser traducido
2. La estabilidad del mRNA regulada así misma por estímulos del ambiente celular, provee un medio de respuesta mediante el control de la capacidad traduccional
i
s
t
a
n
o
s
Tallo-burbuja del 3´ terminal
Jeff Ross 1995
Todos
AUBP
Py
Algunos
Elementos estructurales del 3´ UTR que regulan la estabilidad del mRNA en eucariontes
i
s
t
a
n
o
s
Degradación 3´ – 5´
En eucariontes la degradación del tracto de poli (A) inicia el decaimiento del mRNA
AAAAAAAAA250
i
s
t
a
n
o
s
• RNase E Poly(A) ribonuclease Endonuclease
• PNPase Poly(A) ribonuclease Poly(A) polymerase Exonuclease 3´to 5´
• RNase II, III
i
s
t
a
n
o
s
Ojo:
Siempre ocurre una hidrólisis espontánea de los enlaces 5’-5’ y 5’-5’ en ambos extremos.
La disminución de la poliA y del CAP
i
s
t
a
n
o
s
Differences in mRNA degradation mechanisms bacteria eukayotes
mRNAs are unstable with half lives of minutes to 1 hr
Endonucleolytic cleavage is the first step in degradation
Major via: 3´to 5´. Has not been detected 5´to 3éxoRNases
mRNA decay is not linked to 3énd formation
Poly(A) tract destabilize RNAs
Poly(A) tail length control in importance in mRNA stability ?
mRNAs are more stable hours to days Endocleavage is less important Deadenylation 3´- 5´ is the first step Major via: 5´to 3´degradation Degradation mechanisms are linked to 3énd formation and transcription of mRNA
Poly(A) tract, PABs stabilizes mRNAs Poly(A) tail length control is important in mRNA stability
CAP-dependent decay mechanisms (decapping enzymes)
i
s
t
a
n
o
s
1.- Polinucleótido fosforilasa (PNPasa): Actividad 3’ a 5’ procesativa
2.- RNasa II: No son específicas y son procesativas 3’ a 5’ exoribonucleasa
3.- RNasa D: 3’ a 5’ exoribonucleasa, participa en la maduración de pequeños RNAs estables.
4.- RNasa BN: Esencial en la maduración del extremo 3’ de ciertos tRNAs de fagos.
5.- RNasa T: Maduración del 3’ de pequeños RNAs estables,tRNA y rRNA, reciclamiento de tRNAs
6.- RNasa PH: 3’ a 5’ distributiva
7.- RNasa R: 3’ a 5’ procesativa
8.- Oligoribonucleasa: Actividad 3’ a 5’ exonucleasa específica para pequeños oligonucleótidos .
Funciones asociadas a cada componente del degradosoma
i
s
t
a
n
o
s
LA TRADUCCIÓN
i
s
t
a
n
o
s
La traducción
La traducción corresponde a la síntesis proteica que se lleva a cabo en los ribosomas.
Una vez traducida la información contenida en los RNAm para generar las cadenas de aminoácidos, no hay “vuelta atrás” en el flujo informativo.
El flujo de información hacia los polipéptidos constituye un proceso irreversible.
mRNA
proteína
i
s
t
a
n
o
s
t e s
t e s
50S
30S
60S
40S
70S
80S
i
s
t
a
n
o
s
Anatomía de los ribosomas
i
s
t
a
n
o
s
E P A E P A
Traten de no verlo en 2D
i
s
t
a
n
o
s
Aminoacil-RNAt
RNAm
proteínas
cationes
GTP
El ensamblado de una proteína requiere los 3 tipos principales de RNA y elementos accesorios:
TRADUCCIÓN
i
s
t
a
n
o
s
cadena
longación
Terminación
LA SÍNTESIS DE UNA CADENA POLIPEPTÍDICA PUEDE DIVIDIRSE EN TRES ETAPAS DISTINTAS
TRADUCCIÓN
30S
50S
Met
i
s
t
a
n
o
s

Iniciación: Formación del complejo de iniciación Colocación del ribosoma en el codón AUG Posicionamiento de la primera metionina
Alargamiento: Adición de todos los aminoácidos
con enlace peptídico entre ellos
Terminación: Reconocimiento de codón de terminación y liberación del peptido y del ribosoma
PASOS GENERALES DE LA TRADUCCIÓN
i
s
t
a
n
o
s
INICIO
Paso 0. Reconocimiento de la secuencia señal Shine-Dalgarno por la subunidad menor del ribosoma.
PASO 1. Traslado de la subunidad pequeña al codón de inicio
PASO 2. Traslado del primer aa-tRNA (f-met) al ribosoma
PASO 3. ensamblado del complejo de inicio completo.
30S AUG
1
2
3
i
s
t
a
n
o
s
unión del RNAm – Secuencia Shine Dalgarno.
unión de la subunidad 30S con el RNAm en el codón de inicio AUG, se requiere de IF1 e IF3
30S
AUG El ribosoma se une al DNA en un sitio preciso

INICIO
i
s
t
a
n
o
s
PASO 2. FORMACIÓN DEL ENLACE PEPTÍDICO (liberación de EF-Tu GDP)
PASO 3. TRASLOCACIÓN (dependiente de EF-G e hidrólisis de GTP)
PASO 4. LIBERACIÓN DEL tRNA DESACILADO
i
s
t
a
n
o
s
TERMINACIÓN
La terminación requiere factores de liberación (RF) que reconocen los codones de terminación.
Codones de terminación.
UAA, UAG, UGA
RF1=> UAA y UAG /
RF2 => UAA y UGA
Ruptura del enlace ester entre el aa y su RNAt del último aminoacil-RNAt.
i
s
t
a
n
o
s

i
s
t
a
n
o
s
Antibiótico Acción:
Estreptomicina Provoca una mala lectura del código genético en las bacterias a concentraciones relativamente bajas e inhibe la iniciación a concentraciones mayores, enlazándose a la subunidad ribosómica 30s.
Tetraciclina Se une a la subunidad 30S del ribosoma e inhibe la elongación impidiendo la unión del aminoacil-RNAt (Procariontes) que bloquea el sitio A.

Cicloheximida Impide la elongación bloqueando a la peptidil transferasa de Eucariontes (tóxico, espermicida y mutagénico).
Eritromicina, macrólidos y lincosamidas
Se enlazan a las subunidades ribosómicas 50s, inhibiendo la reacción de la peptidiltransferasa o la traslación, o ambas cosas.
Puromicina Causa terminación prematura de la traducción. Actúa como análogo estructural del aminoacil-RNAt. Se enlaza al sitio A del ribosoma y participa en la formación de enlaces peptídicos, produciendo peptidil-puromicina.
Toxina diftérica Inhibe a la translocasa eEF-2 (eucariote). Es un péptido de 535 residuos de a.a. unidos por S-S.
Aminoglucósidos La tobramicina y la kanamicina evitan la asociación ribosómica al f inal de la fase de iniciación y provocan una mala lectura del código genético.
Inhibidores de la traducción (anótalos)
i
s
t
a
n
o
s

i
s
t
a
n
o
s

i
s
t
a
n
o
s
eIF 4B
i
s
t
a
n
o
s
eIF 3
Interacción del complejo ternario con la subunidad 40 S para formar el complejo de preiniciación
43-45S
eIF4C
i
s
t
a
n
o
s
5’
i
s
t
a
n
o
s
AUG
eIF5
i
s
t
a
n
o
s
eIF 4FeIF 4F Ayuda a la union del ribosoma
4G
eIF-4B Estimula a la helicasa Se una al eIF-3
5’ Cap
Factores de laFactores de la iniciaciiniciacióón de la traduccin de la traduccióón (eIFs)n (eIFs)
AUG
40 S
60 S
i
s
t
a
n
o
s
A
i
s
t
a
n
o
s
A .GTP.
i
s
t
a
n
o
s
E
A
i
s
t
a
n
o
s
A
i
s
t
a
n
o
s
N
P
UAG
Terminación

A
i
s
t
a
n
o
s
RF 3
i
s
t
a
n
o
s
Factor de liberación o de terminación (RF)
Los codones UAA, UAG y UGA no son reconocidos por ningún RNAt
RF1=> UAA y UAG / RF2 => UAA y UGA
Ruptura del enlace
éster
i
s
t
a
n
o
s

i
s
t
a
n
o
s
pNp AUG
A U
ITAFs
IRES
AUG

Traducción
i
s
t
a
n
o
s
ORF
PTBPTB
IRES
i
s
t
a
n
o
s
RNA ribosomal 28 SRNA ribosomal 28 S Peptidil-transferasa
La resolución atómica de cristales de estructuras de la subunidad ribosomal 60S prueban que la peptidil transferasa, localizada en el centro del ribosoma, esta compuesta en su totalidad por RNA; el ribosoma es una ribozima.
i
s
t
a
n
o
s

Se doblan en formas tridimensionales y forman las plataformas en las que se ensamblan las proteinas ribosomales.
RNA ribosomales pequeRNA ribosomales pequeñños 5 y 5.8 Sos 5 y 5.8 S Papel estructural
i
s
t
a
n
o
s
D
Añadido después de la síntesis y procesamiento del tRNA
La ribosa se une al carbón 5 en vez de al N 1 del uracilo.
mG
7pb no Watson
5’
dihidrouridina
i
s
t
a
n
o
s

The Aminoacyl Synthetase binds both the anticodon (top) and the amino acid acceptor (bottom) and attaches the appropriate amino acid according to the Genetic Code.
The exact mechanism by which this recognition takes place is uncertain, and has sometimes been described as a "second genetic code".
Aminoacil tRNA sintetasa Aminoacil tRNA sintetasa
i
s
t
a
n
o
s
5’ 3’
RNA mensajero (mRNA)RNA mensajero (mRNA)
i
s
t
a
n
o
s
EL CÓDIGO GENÉTICO
i
s
t
a
n
o
s
CCC CCCCCC Pro ProPro
(mezcla de aa y uno radiactivo cada vez)
i
s
t
a
n
o
s

1. Es una regla de correspondencia entre los codones (F. Crick y Sidney Brenner, 1961) y anticodones que permite el acoplamiento o ensamble de los residuos de aminoácidos cargados por la aminoacil-t-RNA sintetasa.
2. El codón es un triplete de nucleótidos,
3. El codón constituye una “palabra” en el lenguaje de los ácidos nucléicos que es traducida para codificar un aminoácido.
4. El código es universal, desde las bacterias hasta el hombre *.
5. La interpretación de los codones por aminoácidos es igual en todas las células, todas "leen" de la misma manera los genes.
El Código Genético Estándar
i
s
t
a
n
o
s

5. El código esta basado en tripletes, sin puntuaciones ni sobrelapamientos.
6. Posee un codón de inicio* y tres codones de término (UAA, UAG, UGA).
7. Todos los tripletes tienen un sentido y marco de lectura.
8. Es un código degenerado (sinonímica o redundancia no uniforme).
9. No es ambiguo (es inequívoco)*.
10. Tiene un carácter altamente conservativo (atenuador) de mutaciones..
11. Requiere un “adaptador” para traducir la información genética en proteína (tRNA).
12. La disponibilidad de los tRNA redundantes (sinonímias) genera la aparición de “dialectos” o índices de uso preferencial de codones (Ichi Ikemura). CAI (codon adaptation index).
i
s
t
a
n
o
s
i
s
t
a
n
o
s
i
s
t
a
n
o
s
La hipótesis del balanceo de Crick
La “wobble hypothesis” de Crick proponía que las dos primeras bases del codón deben poseer pares geométricos Watson-Crick normales, mientras la tercera podía ser “solapada”.
Sólo existen limitaciones estructurales en los dos primeros apareamientos y la tercera base permite flexibilidad y ajustes conformacionales.
De esta forma se necesitarían al menos 31 tRNA aminoacil cargados para leer los 61 codones posibles.
S. cerevisiae sólo tiene 25 aminoacil- tRNA para leer el código del mensajero según su ICA.
i
s
t
a
n
o
s
that is present in several enzymes (for example gluthatione, peroxidases, tetraiodothyronine 5' deiodinases, thioredoxin reductases, formatedehydrogenases, glycinereductases and some hydrogenases).
Selenocysteine has a structure similar to cysteine, but with an atom of selenium taking the place of the usual sulfur.
Proteins that include a selenocysteine residue are called selenoproteins.
i
s
t
a
n
o
s
Selenocysteine
Selenocysteine is encoded in a special way by a UGA codon, which is normally a stop codon.
The UGA codon is made to encode selenocysteine by the presence of a SECIS (SEleno Cysteine Insertion Sequence) in the mRNA.
The SECIS element is defined by characteristic nucleotide sequences and secondary structure base-pairing patterns.
i
s
t
a
n
o
s
The primary and secondary structure of selenocysteine tRNA, tRNA(Sec), differ from those of standard tRNAs in several respects, most notably in:
An 8-base (bacteria) or 9-base (eukaryotes) pair acceptor stem.
A long variable region arm,
Substitutions at several well-conserved base positions.
i
s
t
a
n
o
s
MODIFICACIONES POSTRADUCCIONALES
i
s
t
a
n
o
s
¿Porqué las proteínas son modificadas postraduccionalmente?
Regulación de la actividad Activar función Apagar función Generar una función diferente
Propiciar interacciones proteína-proteína El sitio modificado puede ser una interface de unión.
Localización subcelular El sitio modificado puede ser una señal de localización. El sitio modificado puede ser un anclador a la membrana.
Envejecimiento La modificación puede identificar a la proteína para ser degradada. La modificación puede marcar a una proteína para ser procesada.
i
s
t
a
n
o
s
•Apropiado plegamiento y propiedades mecánicas mejoradas (ej. Triple hélice del Colágeno)
•Solubilidad de las proteínas (carbohidratos)
•Estabilidad o inestabilidad de las proteínas (carbohidratos, ubiquitinación, fosforilación)
•Procesamiento proteolítico (remoción de secuencia líder)
•Localización de proteínas ( anclaje a lípidos de membrana, destino a lisosomas por la presencia de Manosa-6P)
•Regulación de interacciones moleculares (fosforilación, acetilación, acilación, glicosilación).
i
s
t
a
n
o
s
Mann and Jensen, Nature Biotech. 21, 255 (2003)
i
s
t
a
n
o
s
EL SISTEMA DE OPERONES
i
s
t
a
n
o
s
PIPOZYA
i
s
t
a
n
o
s
Sistemas de operón
i
s
t
a
n
o
s

i
s
t
a
n
o
s

biologia celular y molecular

Documents