Trabajo práctico nº 6 Flashcards
Transcripción y traducción
Transcripción definición
-Es la síntesis de moléculas de ARN sobre la base de moldes de ADN.
-Pasaje de información desde la molécula de ADN que oficia de molde a la molécula de ARN.
-La síntesis se produce por la unión entre sí de los nucleótidos A, U, G, y C, siguiendo el orden marcado por los nucleótidos complementarios de ADN.
Unión fosfodiéster
-Se forma cuando un grupo fosfato liga al C5’ de la ribosa de un nucleótido con el C3’ de la ribosa de un nucleótido contiguo.
-La molécula de ARN es polarizada con un fosfato en su extremo 5’ y un hidroxilo en su extremo 3’.
-Las uniones fosfodiéster son catalizadas por ARN polimerasas.
ARN polimerasas
En procariotas:
-Se encarga de la transcripción de ADN.
-Presenta una subunidad denominada sigma: permite el reconocimiento del promotor: zona específica de un gen en que interacciona la ARN polimerasa para poder iniciar el proceso de transcripción.
-Secuencias consenso: secuencia de bases relativamente común a la mayoría de los promotores estudiados en ese organismo.
-Cuanto más similar es la secuencia del promotor a la secuencia consenso más fuerte es el promotor (más veces por unidad de tiempo puede activarse).
-Las secuencias de los promotores son asimétricas: la dirección de la polimerasa está determinada por la orientación de su secuencia.
Ciclo de transcripción de la ARN polimerasa bacteriana
-Una vez que la subunidad o factor sigma se une al resto de la ARN polimerasa: holoenzima (todas las subunidades en posición).
-La subunidad sigma es como la ARN polimerasa puede interaccionar con el promotor de los genes de esa bacteria.
1) Separar las 2 cadenas: se origina una 1era burbuja por acción de sigma, la ARN polimerasa puede sintetizar un fragmento corto de ARN.
2) Sintetiza en dirección 5-3 utilizando la cadena molde y ribonucleótidos trifosfato como sustrato para la polimerización.
3) Disociación del factor sigma de la enzima: enzima núcleo (si no ocurre el proceso aborta)
4) Enzima núcleo avanza en la lectura y transcripción, funciona también como una helicasa, desenrolla una corta región de ADN, sintetiza ARN, el ARN se suelta y empieza a emerger de la enzima.
5) Se transcribe una secuencia que genera regiones con autocomplementariedad de bases, puede plegarse sobre sí mismo y formar una estructura de lazo que detiene el avance de la ARN polimerasa y permite la disociación del complejo (terminador).
-La ARN polimerasa no necesita un extremo 3 OH libre para aparearse para poder iniciar una cadena de cero.
-No tiene capacidad autocorrectora.
-Transcripción y traducción son simultáneas.
Terminadores RHO dependientes e independientes
-Proteína RHO: encargada de la disociación de ADN-ARN, es una helicasa, utiliza la hidrólisis de ATP para desplazarse en la interacción ADN-ARN.
-Hay terminadores RHO dependientes y RHO independientes.
Tipos de ARN polimerasas célula eucariota
-ARN polimerasa I: genes pre-ARN 45S (ARN grandes), ARNr.
-ARN polimerasa II: genes codificadores de proteínas, ARNm, ARNsno, algunos genes de ARNsn, ARNsi y ARNmi.
-ARN polimerasa III: genes de ARNt, algunos genes de ARNsn y otros ARN pequeños.
Factores de Transcripción
-La transcripción de eucariotas por la ARN polimerasa II requiere Factores generales de Transcripción.
-Los factores interaccionan con el promotor antes que la ARN polimerasa, para que la ARN polimerasa pueda anclarse al promotor.
-La ARN polimerasa II requiere proteínas y modificadores de la cromatina ubicadas a distancia, ej. Histona acetilasa.
Síntesis del ARN
1) Se copia sólo una de las 2 cadenas de ADN, la que corre en dirección 3’-5’.
2) El ARN se sintetiza a partir de su extremo 5’.
3) Los ribonucleótidos se agregan de a uno por vez.
4) No se separan las 2 cadenas de ADN sino sólo un tramo de alrededor de 10 pares de nucleótidos (burbuja).
5)La burbuja de transcripción se desplaza a medida que se leen los nucleótidos.
Transcripto primario
1) Los monómeros que constituyen la molécula de ARN se encuentran en el nucleoplasma como ribonucleósidos trifosfato (ATP,UTP,CTP y GTP).
2) El promotor se une a la ARN polimerasa y hace que ésta interactúe con el ADN en el sitio en que debe iniciarse la transcripción, marcada por el promotor.
3) La ARN polimerasa forma una burbuja y deja expuesto al primer desoxirribonucleótido.
4) Frente al 1er desoxirribonucleótido se coloca un ribonucleósido trifosfato complementario y se establece una unión no covalente.
5) Se siguen agregando ribonucleósidos trifosfato y la ARN polimerasa forma entre ellos uniones fosfodiéster.
6) La ARN polimerasa se desliza sobre el ADN en dirección 5’-3’ y hace avanzar la burbuja.
7) Concluye cuando la ARN polimerasa alcanza la secuencia de terminación en el extremo 3’ del gen.
8) La enzima y el ARN transcripto primario se liberan.
Transcripción de los genes de ARNm
-Se produce cuando las secuencias reguladoras y el promotor de un gen se activan por proteínas denominadas Factores de transcripción.
-Los factores de transcripción basales se unen a la secuencia TATA para comenzar la síntesis del ARNm.
-La ARN polimerasa II se une al promotor por medio de los factores, allí es fosforilada y se desprende de los factores y abre la doble hélice de ADN en el sector del gen continuo al promotor, se forma la burbuja de transcripción.
-El conjunto de transcriptos primarios de los ARNm se denomina ARN heterogéneo nuclear (ARNhn).
Procesamiento de ARN
-En las células eucariotas la traducción ocurre fuera del núcleo: hay un espacio de tiempo: permite que el ARN pueda ser procesado.
-El ARN experimenta un proceso de maduración.
-Conjunto de modificaciones que experimentan los transcriptos primarios para convertirse en ARN funcionales.
Procesamiento de los ARN mensajeros:
-Remoción de los intrones
-Agregado de cap en su extremo 5’
-Agregado de la poli A en su extremo 3’
Agregado del Cap al ARNm
Al nucleósido trifosfato situado en el extremo 5’ del ARNm se le une un nucleótido metilado, la 7-metilguanosina, llamada cap.
1) Una enzima específica agrega una GTP al extremo 5’ del transcripto.
2) Entre los nucleótidos se establece una unión trifosfato.
3) La unión trifosfato liga al C5’ de una pentosa con el C5’ de otra.
4) La GTP es metilada
El cap se une al trascripto primario cuando éste comienza a sintetizarse.
El cap evita la degradación del extremo 5’ del ARNm por fosfatasas o nucleasas y es requerido durante la remoción de intrones y para conectar el ARNm al ribosoma al comienzo de la traducción.
Poliadenilación del ARNm
Es el agregado de una secuencia de aprox. 250 adeninas llamada poli A en el extremo 3’ del ARNm.
Antes que la ARN polimerasa II alcance la secuencia de terminación del gen, factores específicos reconocen en el transcripto primario una secuencia llamada señal de poliadenilación formada por los nucleótidos AAUAAA.
Una enzima llamada poli A polimerasa agrega las adeninas de a una a la vez. No necesita un molde de ADN.
La poli A es necesaria para proteger el extremo 3’ del ARNm de la degradación enzimática y ayuda al ARNm a salir del núcleo.
Exones e intrones
Los genes eucariotas contienen secuencias codificantes (exones) separados por secuencias no codificantes (intrones)
-Hay secuencias consenso de nucleótidos de una molécula de ARN requeridas para remover el corte y la poliadenilación que forma el extremo 3 de un ARNm eucariota.
Remoción de intrones del ARNm
Ribonucleoproteínas nucleares se encargan de los cortes y empalmes en el ARNm. Forman un complejo macromolecular denominado espliceosoma.
El transcripto primario contiene una serie de señales que marcan dónde debe cortarse su molécula.
La eliminación de los intrones y el empalme de los exones se produce en 2 etapas:
1) Una ribonucleoproteína corta al ARN en el extremo 3’ del exón y otra al extremo 5’ del intrón. Después del corte el intrón se dobla sobre sí mismo y forma un lazo.
2) Una ribonucleoproteína corta al intrón en el punto que se une con el exón y empalma a éste con el exón separado. El intrón removido es digerido.
Cortes y empalmes en lugares alternativos del transcripto primario
El corte y empalme en lugares diferentes puede producir ARN distintos, por lo tanto varias clases de proteínas.
Puede ocurrir que uno o más exones sean removidos, formando ARNm más cortos, o que uno o más intrones no sean excluidos, formando parte del ARNm definitivo, o que ambos hechos se combinen.
-La exportación de ARNm maduros al citosol es selectiva y en parte está condicionada a las proteínas que tienen asociadas.
Procesamiento de otros ARN
ARNr:
-Los genes para ARNr en eucariotas se encuentran repetidos en TANDEM en la región del organizador nucleolar.
-El procesamiento del transcripto primario del ARNr ocurre en el nucléolo.
-Comienza con una serie de cortes para eliminar las secuencias espaciadoras y hacer que los ARNr queden como unidades independientes.
-Los distintos tipos de ARNr se originan a partir de un mismo transcripto primario.
-Las secuencias espaciadoras son digeridas por enzimas apenas se separan de las secuencias utilizables.
-Las secuencias de los ARNr se metilan.
-Formación de las 2 subunidades del ribosoma, mayor y menor: los ARNr se ensamblan con varias proteínas.
-Los ARNr desarrollan asas: secuencias de nucleótidos complementarios que se aparean entre sí. Forman dobles hélices.
ARNt:
-Remoción de un intrón: se elimina por un mecanismo diferente al espliceosoma.
-En cada tipo de ARNt un grupo determinado de nucleótidos sufre cambios químicos.
-Contienen secuencias de nucleótidos que se aparean entre sí: forma de hoja de trébol y luego en forma de L.
-Reemplazo del trinucleótido AAA por CCA.
Traducción
-Es el proceso mediante el cual un ARNm se traduce en una proteína.
-La secuencia de nucleótidos del ARNm se convierte en una secuencia de Aa de una proteína.
-Se lleva a cabo en los ribosomas.
-Requiere la intervención de los ARNt: toma a los Aa del citosol y los conduce al ribosoma en el orden marcado por los nucleótidos del ARNm.
Código Genético
-Conjunto de reglas que determinan como se efectúa la traducción.
-Constituido por combinaciones de 3 nucleótidos consecutivos llamados tripletes en el ARNm.
-Cada triplete constituye un codón: existe un total de 64 codones: la combinación de las 4 bases de a 3, permiten 64 combinaciones que cubren la totalidad de Aa necesarios para la síntesis proteica.
-61 codones sirven para cifrar Aa y 3 para marcar el cese de la traducción.
-61 codones codifican para 20 tipos de Aa.
-Codón AUG: codón de iniciación universal. Es el primer codón que se traduce y señala el inicio de la traducción. Codifica al Aa Metionina en eucariotas. En procariotas codifica para la Fenilmetionina.
-Señales de stop: UAG, UAA y UGA: no codifican ningún Aa. Son los codones de terminación.
-El código genético es DEGENERADO: más de un codón puede codificar para el mismo Aa.
-El código genético NO ES AMBIGUO: no es posible más de un Aa codificado por el mismo codón. Hay solo un código para cada Aa.
-Es UNIVERSAL: válido para cualquier organismo.
ARNt función traducción
-Es una molécula intermediaria entre los codones del ARNm y los Aa.
-Se encarga de tomar los Aa del citosol y conducirlos al ribosoma en el orden marcado por los nucleótidos del ARNm.
-Presenta un dominio que se liga específicamente a uno de los 20 Aa y otro que se liga con el codón apropiado.
-El segundo dominio presenta una combinación de 3 nucleótidos: Anticodón: secuencia complementaria que permitirá reconocer el codón del ARNm.
-Adquiere una forma en hoja de trébol y luego de letra L. La hoja de trébol se genera porque posee 4 pares de secuencias complementarias.
-Los extremos 5′ y 3′ se hallan juntos en la punta de uno de los brazos: extremo aceptador, toma al Aa, que se conecta con el último nucleótido del extremo 3′: adenina del codón CCA.
-Hay 31 tipos de ARNt diferentes que se unen a un solo tipo de Aa.
Ribosomas función traducción
-La traducción se lleva a cabo en los ribosomas.
-Su primera tarea es localizar al codón AUG de iniciación y acomodarlo correctamente.
-Luego se desliza hacia el extremo 3′ del ARNm y traduce a los sucesivos codones en Aa (traídos por el ARNt).
-Las uniones peptídicas se producen dentro del ribosoma.
-Cuando el ribosoma llega al codón de terminación, cesa la síntesis proteica y se libera la proteína.
-Cada ribosoma está compuesto por 2 subunidades: una menor y otra mayor:
-Cada subunidad está integrada por una o más moléculas de ARNr y proteínas.
-Subunidad menor: sitio de unión al ARNm.
-Subunidad mayor: presenta 3 sitios:
.Sitio A: ingresan los ARNt llevando los Aa.
.Sitio P: se va a ubicar un ARNt con una cadena polipeptídica en crecimiento.
.Sitio E: salida de los ARNt una vez que descargan los Aa en la síntesis.
Polirribosomas traducción
-Se forman al asociarse una molécula de ARNm con muchos ribosomas.
-Cada ARNm es traducido por varios ribosomas simultáneamente, se deslizan por él en dirección 5′-3′.
Etapas de la síntesis proteica
Se divide en:
-Activación de los Aa
-Iniciación
-Elongación
-Terminación
Activación de los Aa
-Es la unión covalente de un Aa a un ARNt (con gasto de ATP).
-El anticodón del ARNt codifica para el codón del Aa que se está ligando a él.
-Genera un enlace de alta energía que va a catalizar la creación de los enlaces peptídicos entre los Aa.
-La unión covalente se lleva a cabo por la enzima aminoacyl-ARNt sintetasa. Hay 20 enzimas diferentes que catalizan la unión de un Aa específico a un ARNt específico. Forma un Aa adenilado, utiliza ATP.
-Un Aa para se activado necesita 2 enlaces de alta energía aportados por la hidrólisis del ATP (AMP+2Pi).
-Se produce en el extremo 3 del ARNt.
-A través del grupo COOH al OH 3 en la base.
Iniciación
-Requiere de la participación de proteínas citosólicas denominadas factores de iniciación (IF).
-Los factores generales de iniciación se unen a la subunidad menor del ribosoma, lo que permite que el ARNm se una a ella también (posicionando el AUG en el sitio P).
-El ARNm posiciona el codón de iniciación AUG: codifica la incorporación de metionina (fenilmetionina en procariotas).
-Llega al sistema el ARNt cargado con el primer Aa (metionina), se incorpora con un factor de iniciación. Con el aporte de GTP se une al ARNm. (cuando se hidroliza se liberan los IF).
-Unión de la subunidad mayor a la subunidad menor y se forma el ribosoma: se forma el complejo de iniciación.
-Complejo de iniciación primario: subunidad menor unida a los factores generales, al ARNm y al ARNt.
-Complejo de iniciación: contiene las 2 subunidades del ribosoma, la subunidad menor unida al ARNm y la mayor al ARNt (sin los factores generales).
-En eucariotas: el AUG de iniciación está precedido y señalizado por la caperuza.
-En procariotas: el AUG de iniciación es señalado por una secuencia de bases llamada Shine-Dalgarno.
Elongación
-Regulada por factores de elongación.
-Comienza con el ingreso en el ribosoma de un aminoacil-ARNt en el sitio A: su anticodón es complementario del 2do codón del ARNm. (el 1er ARNt está posicionado en el sitio P)
-Se produce la unión del anticodón con el 2do codón mediante el factor de elongación y la energía suministrada por un GTP, que permite la unión covalente entre Aa: por una enzima peptidil-transferasa.
-Producida la unión covalente queda el dipéptido unido al ARNt que quedó en 2do lugar. El aa que ingresó en 1er lugar tiene libre su grupo amino, se unen por su grupo COOH al ARNt.
-Formada la unión peptídica se produce la translocación: el factor de elongación mueve el ribosoma 3 nucleótidos en dirección al extremo 3 del ARNm, el codón de iniciación y el metionil-ARNt se transfieren del sitio P al sitio E, el 2do codón y el aminoacil-ARNt se transfiere del sitio A al sitio P. El 3er codón ingresante se coloca en el sitio A. Se produce por la hidrólisis de GTP cuando llega un nuevo ARNt.
-El ribosoma se mueve en sentido 5-3 de un codón a otro siempre dejando el sitio A libre para un nuevo ARNt.
-El crecimiento de la proteína se da del extremo amino al extremo carboxilo.
-Diferente de los ácidos nucleicos, el aa entrante aporta energía para la unión del siguiente aa.
Terminación
-Regulada por factores de terminación.
-Ocurre tras la última translocación, cuando el codón de terminación del ARNm llega al sitio A del ribosoma.
-El factor de terminación ingresa al sitio A una vez que fue reconocido el codón stop (UAA, UGA o UAG).
-La unión del factor con el codón stop gasta 1 GTP y lleva a la disociación del complejo de iniciación y la liberación de la cadena polipeptídica.
-En procariotas: a partir de un ARNm se puede obtener más de una proteína: policistrónico.
-En eucariotas a partir de un ARNm se obtienen una sola proteína: monocistrónico.
Gasto energético traducción
-Activación → 2 enlaces de ↑E: 1 ATP
-Iniciación → 1 enlace de ↑E: 1 GTP
-Elongación → 2 enlaces de ↑E: 2 GTP
-Terminación → 1 enlace de ↑E: 1 GTP
Antibióticos
-Son moléculas naturales o producidas en laboratorios que pueden emplearse para interferir en los mecanismos genéticos básicos de microorganismos y así combatirlos.
Plegamiento cotraduccional
-Las proteínas deben plegarse para poder ser funcionales
-El plegamiento está ayudado por chaperonas moleculares.
-Chaperonas: son proteínas que ayudan en el mantenimiento del plegamiento de otras proteínas, con gasto de energía.
-Las proteínas mal plegadas se degradan en los proteosomas.
-Las proteínas plegadas anormalmente pueden formar agregados que causan graves enfermedades.
-Algunas enfermedades son causadas por proteínas que que pueden adquirir capacidad infectiva.
