Este documento describe los aspectos básicos de la transcripción. En primer lugar, se explican los factores de transcripción como proteínas que facilitan la unión de la ARN polimerasa al ADN. Luego, se detallan los tres tipos de ARN polimerasas y su papel en la transcripción de diferentes genes. Finalmente, se resume el proceso de maduración del ARN mensajero, que incluye la modificación de los extremos, la eliminación de intrones y la adición de la cola poliA.

1. Transcripción
Aspectos básicos
•Factores de transcripción
•ARN polimerasas
•Mecanismos de la transcripción
•Maduración del ARN mensajero
•Inestabilidad de las moléculas de ARNm
•Modificación y procesamiento del ARNm
•Editing del ARNm

2. Aspectos básicos de la transcripción
El proceso de la
transcripción tiene la
finalidad de obtener
copias de la
información contenida
en el ADN.
Cuando la información
está en el ADN
nuclear, la
transcripción tiene
lugar en el núcleo
celular.
En el caso del ADN
mitocondrial ocurre en
las mitocondrias.

3. Aspectos básicos de la transcripción
La transcripción consiste en la obtención de una copia
del ADN en forma de ARN.
Esta copia de ARN recibe el nombre de transcrito
primario.
Secuencia del gen que se copia a ARN transcrito primario
Posteriormente el ARN transcrito primario es procesado
(modificado) para obtener un ARN maduro funcional.

4. Aspectos básicos de la transcripción
El mecanismo de transcripción
requiere:
• Hebra molde de ADN accesible a
los factores de transcripción.
• Factores de transcripción que
facilitan la unión de la ARN
polimerasa dependiente de ADN y
el inicio de la copia.
• La unión de ARN polimerasa.
• Ribonucleótidos para sintetizar el
nuevo ARN.

5. Aspectos básicos de
la transcripción
El ARN se va copiando de la hebra
molde de ADN según las siguientes
características:
• Cada ribonucleótido se añade por el
extremo 3’ del anterior.
• La elongación, o crecimiento del ARN
transcrito, se produce en dirección 5’
a 3’.
El ARN resultante es complementario y
antiparalelo a la hebra de ADN molde.

6. Aspectos básicos de la transcripción
Algunas puntualizaciones
• La hebra codificante
está orientada en
dirección 3’ a 5’.
• El ARN que se está
copiando comienza en 5’
y crece en dirección 3’.
• Las secuencias del ADN
de la hebra no
codificante y del ARN
transcrito son iguales
(salvo T/U).
• Por este motivo, se ha
adoptado el convenio de
escribir los genes en
sentido 5’ a 3’, aunque la
hebra codificante sea la
de dirección 3’ a 5’.

7. Factores de transcripción
Son factores proteicos que se unen a la región promotora,
tanto basal como proximal y distal.
Su finalidad es facilitar la unión de las ARN polimerasas y
ayudar a iniciar la copia del ADN.
Unión de factores de
transcripción generales y
proximales
Unión de factores de
transcripción dístales

8. Factores de transcripción
Factores de transcripción generales
Se unen a la caja TATA del promotor basal
N: cualquier nucleótido
Y: bases pirimidínicas
punto de inicio de la síntesis de ARN
• TFIID formado por TBP general + TAFs específicos, de
9 a 12 tipos diferentes.
• THIIH helicasa y quinasa de RNApol-II

9. Factores de transcripción
Factores de transcripción generales
La unión de la proteína TBP
(TATA binding protein, en
verde) a la caja TATA se
produce por el
reconocimiento de las 8 pb
de la caja (en rojo).
La unión del factor de
transcripción TBP induce un
cambio en la conformación
de la región promotora
basal del ADN.
Esta conformación es
accesible a la unión de la
ARN polimerasa.

10. Mecanismos de la transcripción
Adición de los
factores de
transcripción en
el promotor
basal.
•El modelo de
unión puede ser
holoenzima o
escalonado como
se muestra en la
figura.

11. Factores de transcripción
Factores de transcripción proximales
• Los factores generales unidos al promotor basal no
suelen ser suficientes para iniciar la síntesis del ARN.
• La síntesis de ARN requiere la unión de factores al
promotor proximal (de -30 a -200 pb corriente arriba
del inicio de transcripción).
• La activación del promotor proximal determina la
frecuencia con la que se produce el inicio de la
transcripción.
punto de inicio de la
síntesis de ARN

12. Factores de transcripción
Factores de transcripción proximales
Son factores proteicos CTF (o NF1) y SP1
Se unen a las cajas CAAT y GC del promotor proximal
Los genes housekeeping (domésticos) se encargan de las
funciones celulares básicas, comunes a todas las células.
Estos genes se expresan constitutivamente y a velocidad
constante.
Sus promotores sólo contienen elementos reconocidos por CTFs
generales y proximales.

13. Factores de transcripción
Factores de transcripción dístales
• Se corresponden con genes inducibles que sólo se expresan en
determinados tipos celulares, y cuya velocidad de expresión
suele estar regulada.
• Estas secuencias pueden estar a varios miles de pb corriente
arriba o corriente abajo del gen.
• Pueden ser potenciadores (enhancers) o silenciadores
(silencers).
• También se conocen como elementos específicos de
regulación, módulos de control o elementos de respuesta.
• Se distribuyen en un región de aproximadamente 100 pb
Enhancers / Silencers proximal Basal
distal

14. Factores de transcripción
Factores de transcripción dístales
La función de los factores de transcripción dístales es regular la
eficacia del inicio de la transcripción.
Para ello, los
factores enlazados a
las regiones dístales
interaccionan con las
proteínas reguladoras
del complejo de
transcripción
Aunque el promotor basal y proximal están muy alejados, se forma
un bucle en el ADN que permite la interacción entre los factores
de transcripción enlazados a las regiones promotoras dístales-
proximales-básales

15. Factores de transcripción
Resumen de los lugares de unión de los
factores de transcripción

16. ARN polimerasas
Lugares de inicio y terminación de la secuencia codificante
La región del gen que se transcribe a ARN es más larga que la
secuencia que contiene los exones codificantes.
El lugar de inicio está precedido por un segmento leader y en el
extremo final se encuentra un segmento trailer
Además la región codificante es discontinua porque está
interrumpida por intrones no codificantes.
Inicio transcripción Fin de
Inicio traducción Fin traducción transcripción
AAA ...AAA
RNA m

17. ARN polimerasas
Existen tres tipos de ARN polimerasas: ARN pol I,
ARN pol II y ARN pol III.
RNA polymerase II
ARN pol II
Difieren en: ARN pol I
• Posición de unión con
respecto al inicio de
la transcripción
• Estructura molecular ARN pol III
• Tipos de secuencias
de ADN que copian.

18. ARN polimerasas
Complejos macromoleculares compuesto por 8 a 12
subunidades, y masa molecular > 500.000 D.
Existen tres tipos de RNA polimerasas para
transcribir distintos tipos de genes.

19. Mecanismo de la transcripción
MCB 1001 Lodish
Acceso directo a MCB1001.lnk
MCB 0402 Lodish
Acceso directo a MCB0402.lnk

20. Maduración del ARNm
Los ARNm no son copias directas de los genes.
El proceso de transformación desde el ARN transcripto
primario hasta la formación del ARNm capaz de salir del
núcleo se llama maduración o procesamiento del ARNm.
Este proceso de maduración consta de varias
transformaciones que ocurren en distintas etapas:
•Modificación del extremo 5’
•Eliminación de intrones y enlace de exones o splicing
•Adición de cola poliA en el extremo 3’

21. Maduración del ARNm
Modificación del extremo 5’
• m7GpppNpN
• el enlace entre m7G y el
primer nucleótido es
trifosfato y se realiza
entre dos carbonos 5’
adyacentes

22. Maduración del ARNm
Modificación del extremo 5’
• Además puede ocurrir
metilación adicional en
2’-OH de la primera y
segunda ribosas.
• El resultado es un
extremo del ARN que
es resistente a las
exonucleasas.
• Estas modificaciones
ocurren antes de que el
ARN naciente haya
alcanzado 30
nucleótidos.

23. Maduración del ARNm
Modificación del extremo 3’
La terminación del ARNm no corresponde a la posición
donde se termina la trasncripción, sino que se deriva de
la escisión de la molécula de pre-ARNm en una posición
corriente arriba de su extremo 3’.
Consiste en la adición de una cola de nucleótidos de adenina
que recibe el nombre de cola poliA.
Se trata de una adición de nucleótidos de adenina, lo que
significa que esta región poliA no está codificada por una
secuencia poliT en el gen que está siendo transcrito.
La longitud de la cola poliA es variable, desde 40 hasta
250 nucleótidos de adenina, como excepción los ARNm de
las histonas carecen de esta cola poliA.
La cola poliA interviene en el transporte del núcleo al
citoplasma, la estabilidad y la vida media del ARNm.

24. Maduración del ARNm
Modificación del extremo 3’
La poliadenilación está señalada por una secuencia en el ARN
que se llama señal de poliadenilación: 5’-AAUAAA-3’
Antes de la
poliadenilación se
eliminan varios
nucleótidos entre la
señal de
poliadenilación y una
secuencia consenso
rica en GU situada
30-40 nucleótidos
corriente abajo.
Después actúa la
poliA polimerasa.

25. Maduración del ARNm
Eliminación de intrones y enlace de exones o splicing
La etapa esencial de la maduración del ARN consiste en
la eliminación de los intrones y la unión o empalme de
los exones.
En promedio se calcula que existen 40 intrones por gen,
con una longitud de hasta 20 kb.
En comparación, los exones son mucho más pequeños,
típicamente inferiores a 1 kb.
De nuevo, los genes de las histonas son una excepción
ya que carecen de intrones.

26. Maduración del ARNm
Eliminación de intrones y enlace de exones o splicing
La clase de intrón más frecuente está delimitada por secuencias GT-
AG.
• GT-AG están en los extremos 5’ y 3’ del intrón que forman parte de
secuencias consenso.
• Las variaciones en GT o AG dan lugar a importantes cambios en las
secuencias de aminoácidos de los polipéptidos.
• Además, existe una base A en la secuencia YNCURAY en el interior
del intrón que también es necesaria para su eliminación
YNCURAY

27. Maduración
del ARNm
Eliminación de
intrones y enlace de
exones o splicing
Etapas:
• Formación de un
lazo mediante la
unión a la base A de
la secuencia
YNCURAY.
• Rotura en el
extremo 5’.
• Corte del intrón y
empalme de los
exones flanqueantes.

28. Maduración
del ARNm
Eliminación de intrones y
enlace de exones o splicing
El proceso se lleva a cabo
mediante la formación del
espliceosoma formado por
6 SNRPs constituidas a su
vez por proteína y 6
ARNsn.
El espliceosoma tiene un
tamaño de 3.000 kDa y
contiene 45 polipéptidos y
5.000 nucleótidos de ARN.

29. Maduración del ARNm
Eliminación de intrones y enlace de exones o splicing
Resumen del proceso

30. Maduración del ARNm
Splicing alternativo: un gen – varios polipéptidos
Un mismo pre-ARNm puede madurar de distinta forma según el
tipo celular considerado, dando lugar a ARNs adaptados a las
necesidades particulares de un tejido o una situación fisiológica.
splicing
alternativo
El splicing alternativo tiene gran implicación en la diferenciación
celular y el control del desarrollo.

31. Maduración del ARNm
Ejemplos de splicing alternativo
splicing splicing
alternativo alternativo

32. Maduración del ARNm
Modificaciones postranscripcionales experimentadas por los ARNr
y ARNt

33. Maduración del ARNm
Resumen de las modificaciones postranscripcionales experimentadas
por los diversos tipos de ARN

34. Inestabilidad de las moléculas de
ARN
La vida media de los ARNs es función del procesamiento, la estructura
secundaria que adopten y las proteínas que puedan unirse.
Procariotas
Vida media de pocos minutos (3 min).
Eucariotas
ARNts y ARNrs son estables durante horas o días.
ARNms tiene una vida media de aproximadamente 6 horas
(excepciones ARNm de c-fos 30 min, ARNms de globina en
eritroblastos y ovoalbúmina 24 horas).
Esta renovación continua de los ARNs está en relación con el control
de la expresión génica.
Los ARNs del cigoto y en las primeras divisiones celulares de la
segmentación embrionaria son mucho más estables.

35. Editing del ARNm
El ARNm puede ser modificado después de la transcripción,
este proceso se denomina editing.
• El mecanismo de editing fue descubierto en 1986 en
genes mitocondriales de Trypanosoma brucei
• La modificación de nucleótidos puede ser por
inserción, eliminación o cambio de los preexistentes

36. Editing del ARNm
Editing de apolipoproteína-B en intestino
•B100 hepática tiene 4563 aa
•Editing intestinal: eliminación de nucleótidos del ARNm produce B48
de 2153 aa

37. Editing del ARNm
Precisión del editing de Apolipoproteína B
• Actúa el enzima citidin-desaminasa
• Reconoce los nucleótidos situados a ambos lados del
lugar de editing
• Esta secuencia es específica de ApoB

38. Editing del ARNm
Precisión en Trypanosoma
• El editing se realiza mediante RNAs guía
• RNAs guía son cortos RNAs ricos en As en las posiciones donde
se produce el editing que inserta Us

39. Maduración de los transcritos
MCB 0401n Lodish
Acceso directo a MCB0401N.lnk