El documento describe los procesos de transcripción y maduración del ARN en procariotas y eucariotas. La transcripción implica la síntesis de ARN complementario al ADN a través de la acción de ARN polimerasas. En procariotas, la transcripción es catalizada por la ARN polimerasa, mientras que en eucariotas hay varias polimerasas que transcriben diferentes tipos de ARN. El ARN sintetizado requiere procesos de maduración como cortes, adiciones y modificaciones para volverse funcional.

1. SINTESIS Y MADURACIÓN
DEL
ARN

2. TRANSCRIPCION
Proceso mediante el cual se sintetiza
continuamente una cadena de ARN de manera
complementaria y antiparalela a una de las
cadenas - la cadena molde -, la cual es
complementaria a la cadena codificadora, por
tanto, la cadena de RNA tiene idéntica
secuencia a la cadena codificadora.

3. TRANSCRIPCION EN
PROCARIOTAS
ARN polimerasa.
• Núcleo
• Cataliza la
polimerización de NTPs
• Acción 5´- 3´
• No requiere cebador
• Subunidades: 2 α
1β, 1β´, 1ω y 1σ
• Se une a la hebra molde
de - 40 a + 20

4. Subunidades ARN pol
Subunidad σ:
• Se une débilmente al
ADN
• Reconoce el sitio de
inicio. Promotores
• Dirige la polimerasa a
los promotores
• Se separa después de
sintetizados 10 nts

5. Elementos de la transcripción
Unidad de transcripción
Promotor + Secuencia + Secuencia
codificadora terminadora
Monocistrónicas: contienen un solo gen (Eucariotas)
Policistrónicas: contienen varios genes (Procariotas)

6. Promotores
Secuencia de ADN donde se une la ARN pol
para iniciar la transcripción.
Longitud: 6 nts

7. Footprinting
del ADN

8. Etapas de la transcripción
• Reconocimiento del molde
unión ARNpol – ADN
Separación del ADN
Desenrrollamiento
• Iniciación: Permanencia / separación del
promotor
• Elongación: transcripción en gusano
• Terminación: ruptura de enlaces de H.

9. Transcripción mediante
ARN polimerasa

10. Secuencia palindrómica rica en
GC seguida de 4 o mas residuos
de A.
• Terminación

11. Control de la transcripción
• Interacción de proteínas con secuencias de
ADN específicas
• Procariotas y eucariotas
• Elementos de control de acción en cis
afectan la expresión de genes situados en la
misma molécula
• Factores de acción en trans
genes localizados en otro cromosoma

12. Operón Lac
Control negativo de la transcripción
Genes
Β galactosidasa, Permeasa, transacetilasa

13. Control positivo
de la
transcripción
• Represión por
catabolito
• CAP: proteína
activadora del
catabolismo
• Sitio de unión -60
• CAP + sub α
• Activación de
transcripción

14. Transcripcion en eucariotas
Type of RNA synthesized RNA polymerase
Nuclear genes
mRNA II
tRNA III
rRNA
5.8S, 18S, 28S I
5S III
snRNA and scRNA II and IIIa
Mitochondrial genes Mitochondrialb
Chloroplast genes Chloroplastb
a
Some small nuclear (sn) and small
cytoplasmic (sc) RNAs are transcribed by
polymerase II and others by polymerase III.
b
The mitochondrial and chloroplast RNA
polymerases are similar to bacterial enzymes.

15. ARN polimerasas
• Se componen de 8 a 14 subunidades cada
una. Nueve conservadas, cinco relacionadas
con las bacterianas
• Reconocen distintos promotores
• Transcriben diferentes genes
• Mecanismos transcripcionales conservados

16. ARN polimerasa II
Factores de transcripción:
Proteínas específicas para la iniciación
Factores de transcripción generales:
Implicados en la transcripción de los
promotores para Pol II
5% del genoma humano codifica para los
factores

17. Complejo
polimerasa II
• Caja TATA: - 25
• Requiere de 5 factores de
transcripción
• Unión TFIID-TATA
TBP + TAFs (10 a 12)
TFIIH:
Helicasas (2) y Quinasa (1):
fosforila la secuencia C-terminal de
la polimerasa CTD (52) Tyr-Ser-Pro
Thr-Ser-Pro-Ser libera y permite el
reclutamiento de proteínas que
inician la transcripción.
Inr y DPE

18. • Segunda secuencia de interés: Inr
(secuencia iniciadora) DPE: elemento
promotor curso abajo -30
• Aunque TBP sólo reconoce a TATA, se
acerca al sitio de iniciación para que la
transcripción se efectúe.

19. Complejo proteico mediador:
• Solo en el interior celular
• Permite que la polimerasa responda a los factores
de transcripción.
• Asociadas al dominio C-terminal de la pol II,
cuando éste se fosforila, el complejo mediador se
separa.
• Tras la fosforilación del CTD se unen factores de
elongación y procesamiento.
Fig 6.14

20. Transcripción por pol I y pol III
Se necesita la TBP
Factores de transcripción: UBF y SL1*
UBF: Factor de unión curso arriba
SL1: Factor de selectividad 1

21. Complejo de iniciación
UBF: Factor de unión corriente arriba
SL1:Factor de selectividad 1
No hay caja TATA

22. Transcripción por polimerasa III
• Tres promotores; dos al interior de la secuencia
• TFIIIA inicia ensamblaje, C, B y pol

23. snARN
• Contienen la secuencia TATA y un punto
de unión o SNAP
• Reclutamiento de la ARN pol
• Inicio de la transcripción.
Fig. 6.16

24. REGULACION
EN
EUCARIOTAS

25. REGULACION
• Principalmente en la iniciación, aunque también
en la elongación.
• Controlada por proteínas que se unen a secuencias
reguladoras específicas y modulan la actividad de
la ARN polimerasa.
• Las modificaciones en la estructura de la
cromatina es importante para el control de la
transcripción en eucariotas. Empaquetamiento

26. Secuencias de regulación en cis:
promotores y amplificadores.
Identificación de las
secuencias reguladoras
• Las secuencias de
regulación se unen a
un gen reportero.
• La expresión del gen
reportero en células
transfectadas
determina la actividad
de las secuencias
reguladoras.

27. Localización de secuencias
reguladoras. Clase II
• Corriente arriba de la caja TATA: CCAAT
y caja GC
• Las proteínas reguladoras se unen a estas
secuencias y estimulan la transcripción
Promotor del gen de la timidina quinasa.

28. Estimuladores o enhancers
• Identificadas en 1981 por Walter Schaffner en
SV40
• Estimulan la transcripción de los promotores
independientemente de su distancia y orientación.

29. ACCION DE LOS
ENHANCERS

30. Formación de bucles
Se forman por la interacción entre los factores de
transcripción unidos a intensificadores y promotores o a
ARN polimerasa.

31. Unión de proteínas a los estimuladores:
• Control de la expresión génica durante el
desarrollo y diferenciación.*
• Respuesta celular a hormonas y factores de
crecimiento.*

32. Los amplificadores contienen múltiples secuencias que
ligan diferentes proteínas de regulación transcripcional.
Estimulador de la inmunoglobulina
La actividad de cualquier estimulador es específica para
el promotor de su gen diana.
Poseen elementos de regulación negativa y positiva.
Aisladores o insulators: Dividen los cromosomas en
dominios e impiden que los enhancers actúen en
dominios adyacentes-

33. Análisis de proteínas unidas a secuencias
específicas de ADN.
Movilidad electroforética
TRANSCRIPCIONAL
PROTEINAS DE REGULACION

34. Factores de transcripción y
sitios de unión
Factor de transcripción Sitio de unión consenso
Proteína de especificidad 1 GGCGG
(Sp1)
Proteína de unión al potenciador CCAAT
C/EBP
Proteína activadora 1 (AP1) TGACTCA
Proteínas de unión a octámeros ATGCAAAT
(oct-1 y oct-2)
Proteínas de unión a caja E CANNTG

35. Cromatografía de afinidad por ADN
Purificación de Sp1
• Se adhieren
oligos a agarosa
• Proteínas
celulares con
Sp1

36. Estructura y función de los
activadores de la transcripción
Presentan 2 dominios: uno al ADN y otro a algún
componente de la maquinaria transcripcional.

37. Caracterización molecular
Dominios de unión al ADN
• Dominios dedos de zinc son bucles en los que una hélice α
y una lámina β engloban un ión zinc por residuos de
cisteína e histidina. TFIIIA, SpI, receptores de hormonas
esteroideas

38. Dominio: hélice – giro – hélice
Tres o cuatro regiones helicoidales, una de las
hélices tiene mayor contacto con el ADN, las
demás estabilizan la unión. CAP

39. Proteínas con dominios homeo

40. • Dominio cremallera de leucinas
Dos cadenas polipeptídicas distintas, unidas por residuos de
leucina. El sitio de unión al ADN presenta lisina y arginina

41. Dominio: hélice – bucle – hélice
Unidas por dos regiones helicoidales separadas por
un bucle.

42. Caracterización molecular
Dominios activadores de TFs
• Acídicos: ricos en aspartato, glutamato
• Ricos en residuos de prolina o glutamina
Mecanismos de estimulación de la
transcripción
• Interactúan con las proteínas del mediador y
TF generales
• Interactúan con coactivadores que
modifican la estructura de la cromatina

43. Represores eucarióticos
• Se unen a secuencias específicas de ADN e
inhiben la transcripción

44. • Interfieren con la unión de otros factores
transcripcionales al ADN

45. Relación entre estructura
cromatínica y transcripción
• Tanto activadores como represores regulan el
proceso interactuando con otros componentes de la
maquinaria o induciendo cambios en la estructura de
la cromatina.
• El ADN se encuentra con histonas - Nucleosomas -.
• Modificaciones sobre la cromatina a transcribir:
1. Asociación con proteínas HMGN
2. Modificaciones de histonas
3. Reorganización de nucleosomas

46. 1. Proteínas HMGN
Su sitio de unión solapa al de la histona H1
Se estimula la transcripción evitando la
condensación provocada por la interacción de
histonas 1.
2. Acetilación de histonas
Las histonas H2A, H2B, H3 y H4 tienen dos
dominios:
uno para las interacciones con otras histonas y el
enrollamiento del ADN alrededor del núcleo
Otro dominio extremo amino-terminal que se
extiende por fuera del nucleosoma- rico en
lisina.

47. Acetilación de histonas
HAT: Histona transacetilasa
HDAC: Histona deacetilasa

48. Metilación y fosforilación de histonas
Las histonas se pueden modificar además por:
• Fosforilación de residuos de serina
• Metilación de residuos de arginina y lisina
• Adición de ubiquitina a residuos de lisina.
“código de histonas¨

49. 3. Factores remodeladores del
nucleosoma
Son complejos proteicos
que alteran la estructura
de los nucleosomas sin
retirar ni modificar a las
histonas
La ARN pol se apoya en
las HMGN y las histona
acetiltransferasas para la
polimerización

50. Regulación por ARNs no
codificantes
• Inhiben la traducción por ARN de interferencia
(ARNi) el cual corta el ARNm mediante una
ribonucleasa Fig 3.41
• Inhiben la transcripción induciendo la
condensación por modificaciones a las histonas.
Inactivación del cromosoma X por un ARN no
codificante transcrito por el gen Xist el que
induce la metilación de la lisina 9 del extremo C
terminal de la H3 induciendo la condensación a
heterocromatina

51. Metilación del ADN
• Los residuos de
citosina pueden
metilarse en el C-5
• Islas CpG
• Se inhibe por la
acción de MeCP2 que
se une al ADN
metilado e inhibe la
transcripción
• Forma complejos con
la HDAC

52. Metilación del ADN
Imprinting genómico
• Controla la expresión de algunos genes
implicados en el desarrollo embrionario de
mamíferos.
• Los genes impresos se expresan
dependiendo si se heredan del padre o de la
madre
• Gen H19 o Síndrome de Beckwith
Weidemann*

53. Mantenimiento de los patrones
de metilación
Impresión
genómica

54. MADURACION
Y
RENOVACION
DEL
ARN

55. • La transcripción produce ARN no funcional
a excepción del ARNm de los procariotas,
los demás tanto en procariotas como en
eucariotas deben pasar por una serie de
procesos para ser funcionales.

56. Maduración de los ARNr
La subunidad 5S es codificado por un gen independiente

57. Maduración de los ARNt
Individualmente o con
pre-tRNA
Corte en el extremo 5´
por una ribozima
ARNasaP
Corte en el extremo 3´
por una ARNasa
proteica
Adición de la
secuencia
terminal CCA
Modificación de bases

58. • Modificación de bases

59. Maduración de ARNm en eucariotas
• En eucariotas el ARNm debe ser modificado
en el núcleo para ser transportado al
citoplasma.
• La maduración del pre-ARNm incluye:
modificación de extremos
eliminación de intrones
• Transcripción y maduración son simultáneas
• Está implicado el CTD de la ARN pol II .

60. Primer paso: Adición de la cap de 7-metilguanosina
Enzimas adheridas a CTD-P (20-30 nts)
Estabiliza y alinea (5´)

61. Segundo paso: Corte y Poliadenilación (3´)
Las secuencias de poliadenilación son reconocidas por una
endonucleasa y una poli.A polimerasa asociadas al CTD
Las colas poliA regulan la traducción y estabiliza al ARNm

62. Tercer paso: Corte y empalme o splicing
Dos pasos:
Corte en 5´y enlace entre el extremo 5´ del intrón y el grupo
OH 2´de la A.
Corte en 3´y unión simultánea de exones

63. Esplicesomas
• Compuestos por: proteínas y
ARNsn (U1, U2, U4, U5 y U6). (50 – 200 nts)
• Proteínas (6-10) + Us
Ribonucleoproteínas
nucleares (RNPsn)
• U4 y U6 forman una única RNPsn.

64. Ensamblaje del
esplicesoma
Unión al sitio de corte 5´

65. AUTOEMPALME
• En Tetrahymena, mitocondrias, cloroplastos
y bacterias.

66. Factores de corte y empalme
En los pre-ARNm de mamíferos
Dirigen al esplicesoma al punto de corte y
empalme correcto.

67. Corte y empalme alternativo
Determinación del sexo en Drosophila.

68. Corrección del ARN
Procesos que alteran las secuencias codificadoras
de proteínas de algunos ARNm
Desaminación de citosina a uridina
Adenosina a inosina
Fig. 6.50
Apolipoproteína B 100 y 48

69. Degradación de ARN
• Degradación de intrones
• Decaiminento del ARNm mediado sin
sentido
• Fig. 6.51