Genetica Molecular

1. El Ciclo de la Transcripción
en las Bacterias

2. • La RNA polimerasa central bacteriana, en principio, puede iniciar la
transcripción en cualquier punto de la molécula de DNA. En las células, la
polimerasa inicia la transcripción solo en los promotores. Es la adición de un
factor de iniciación llamado σ lo que convierte la enzima central en la forma en
que se inicia el proceso solo en los promotores. Esa forma de la enzima recibe
el nombre de holoenzima RNA polimerasa

3. El factor σ media la unión de la polimerasa al
promotor
• El factor σ70 puede dividirse en cuatro regiones llamadas σ 1 a σ 4. Las
regiones que reconocen los elementos -10 y -35 del promotor son la 2 y la 4
respectivamente
• Dos hélices dentro de la región 4 forman un motivo de unión al DNA común
llamado hélice-vuelta-hélice. Una de estas hélices se inserta en el surco
mayor e interactúa con bases en la región -35; la otra yace a través de la
parte superior del surco y establece contactos con la columna de
nucleótidos del DNA.

4. La región -10 también se reconoce por una hélice α y esta desempeña un papel
mas complejo en la iniciación de la transcripción debido a que dentro de este
elemento es donde se inicia la desnaturalización del DNA en la transcripción
desde complejo cerrado hasta abierto. En consecuencia, la región de σ que
interactúa con la región -10 hace mas que solo unirse al DNA. Mientras que la
región -35 solo provee de energía de unión para asegurar la polimerasa al
promotor. Al elemento -10 extendido, si esta, lo reconoce por una hélice α en la
región σ 3. Esta hélice establece contacto con los dos pares de bases específicos
que constituyen ese elemento. La subunidad σ esta posicionada dentro de la
estructura de la holoenzima de modo que se haga posible el reconocimiento de
elementos promotores diversos.

5. La transición al complejo abierto comprende
cambios estructurales en la RNA polimerasa y el
DNA promotor
La etapa siguiente de la iniciación necesita que la enzima se una en
forma mas estrecha al promotor, en el complejo abierto. La transición
desde complejo cerrado hasta abierto comprende cambios
estructurales en la enzima y la apertura de la doble hélice del DNA para
dejar al descubierto las cadenas plantilla y no plantilla. Esta disociación
de cadenas se produce entre las posiciones -11 y +3, en relación con el
sitio de inicio de la transcripción. Esta transición frecuentemente es
llamada isomerización es irreversible y una vez completada en los
casos típicos garantiza que a continuación se inicie la transcripción.

6. • Hay 5 canales en la enzima; el
canal de captación de NTP
permite que entren los
ribonucleótidos en el centro
activo. El canal de salida del
RNA permite que la cadena de
RNA en crecimiento abandone
la enzima conforme se
sintetiza durante el
alargamiento. Y los tres
canales restantes permiten la
entrada del DNA en la enzima
y su salida.

7. La transcripción la inicia la RNA polimerasa sin
necesidad de un cebador
• La RNA polimerasa puede iniciar una cadena de RNA nueva sobre una
plantilla de DNA y, en consecuencia, no necesita un cebador. Para esta
hazaña impresionante hace falta que el ribonucleótido iniciador se
introduzca en el sitio activo y se mantenga de modo estable sobre la
plantilla mientras se presenta el NTP siguiente con la geometría
correcta para que se produzca la química de la polimerización. La
enzima tiene que entablar interacciones especificas con el
ribonucleótido iniciador y mantenerlo con rigidez en la orientación
correcta para permitir el ataque químico sobre el NTP entrante.

8. La RNA polimerasa sintetiza varios RNA cortos
antes de entrar a la fase de alargamiento
• Después de que los ribonucleótidos entran en receso del centro
activo y comienza la síntesis de RNA, sigue un periodo denominado
iniciación abortiva. En esta fase, la enzima sintetiza moléculas de RNA
cortas de menos de 10 nucleótidos de longitud. En lugar de alargarse
mas, estos transcriptos se liberan de la polimerasa, y la enzima, sin
disociarse de la plantilla, comienza de nuevo la síntesis de RNA de
mas de 10 nucleótidos, se forma un complejo terciario estable. Este
es el comienzo de una fase de alargamiento, que continua hasta que
secuencias especificas del gen le indiquen el fin de la transcripción.

9. La polimerasa alargadora es una maquina
procesiva que sintetiza y revisa RNA
• La RNA polimerasa realiza dos funciones de revisión (lectura de
prueba). La primera recibe el nombre de edición pirofosforolítica.
Aquí, la enzima utiliza su sitio activo, en una retrorreacción simple,
para catalizar la eliminación de un ribonucleótido insertado de modo
incorrecto, por reincorporación de Ppi. En el segundo mecanismo de
revisión, llamado edición hidrolítica, la polimerasa retrocede en la
distancia para eliminar la secuencia que contiene el error. La edición
hodrolítica se estimula por los factores Gre, que además de potenciar
esta función sirven como estimulantes de alargamiento.

10. La transcripción se termina por señales
dentro de la secuencia de RNA
• Las secuencias denominadas
terminadoras desencadenan la
disociación de la polimerasa alargadora
de DNA y la liberación de la cadena de
RNA que produjo. En las bacterias los
terminadores son de 2 tipos: de
independientes Rho y dependientes Rho.
El primer tipo hace que la polimerasa
termine sin la participación de otros
factores. El segundo, como lo indica su
nombre, necesita de una proteína
adicional llamada Rho para inducir la
terminación.