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Tema 6Expresión y Regulación de GenesCap. 10, pág. 255-317

¿Qué es un gen?¿Qué es un gen?

¿Qué es un gen?

DNA

mRNA snRNArRNAtRNA

transcripción

no se traducen

Proteína

síntesis de proteínas

construcción de ribosomas

remociónde intrones

en eucariotastraducción

EnEucariotas:Eucariotas:

En Procariotas:

Estructura de un Gen

5’

5’

3’

3’DNA

promoter

ATG stop

open reading frame

terminator

+1transcription start point

ATG stop

-10 sequence-10 sequence

-35: punto de contacto inicial de la RNA polimerasa con el DNA

-10: lugar donde la RNA polimerasa comienza a desenrollar el DNA para comenzar la trascripción

región promotora : atrae a la RNA polimerasa

5’

5’

3’

3’

leader sequence

+1

promoter

ATG

transcription start point

stop

open reading frame

terminator

DNA

ATG stop

secuencia lider (Shine-Dalgarno): 5’-AGGA-3’ orienta correctamenteel mRNA en el ribosoma

5’

5’

3’

3’

leader sequence

+1

promoter

ATG

transcription start point

open reading frame

terminator

Estructura de un Gen

DNA

transcription termination site

secuencia terminandora : al ser transcrita forma una estructura 2º que causa que la RNA polimerasa se detenga y se retire

ATG

5’

5’

3’

3’DNA

leader sequence

+1

promoter

ATG

transcription start point

stop

open reading frame

terminator

5’ 3’

ATG

mRNA

protein

aminoterminus

carboxyterminus

stop

AUG stop

open reading frame

DNA→RNA (transcripcion)

síntesis de RNA (3 pasos)

1. iniciación

2. elongación

3. terminación

Síntesis de RNAElementos Envueltos en Iniciación

1. RNA polimerasa

•se une a la región promotora

• separa las hebras de DNA

• polimeriza RNA en dirección 5’-3’

DNAhebra con sentido

DNAhebra con sentido

síntesis de RNA

DNARNA

• síntesis de RNA no requiere primer

• RNA polimerasa no tiene mecanismo de corrección

• uracilo reemplaza a timina

Síntesis de RNAElementos Envueltos en Iniciación

1. RNA polimerasa2. factor sigma : proteína que permite que la RNA polimerasa

reconozca la región promotora y se una específicamente a ella

RNA polimerasa (centro catalítico) factor sigma

RNA polimerasa holoenzima(centro catalítico + factor sigma)

región promotora

Síntesis de RNA (Trascripción)

1. iniciación : acoplamiento de la RNA polimerasa a la región promotora a con la ayuda del factor sigma

-35 sequence -10 sequencePribnow box

Síntesis de RNA (Trascripción)

Procariotas Eucariotas

tres tipos de RNA polimerasas: I, II y III.

RNA polimerasa I: rRNA

RNA polimerasa II: mRNA, snRNA

RNA polimerasa III: tRNA

• una sola RNA polimerasa parapromotores de diferentes genes:

mRNAtRNA RNA polimerasa III: tRNAtRNArRNA

• solo requiere el factor sigmapara encontrar el promotor

• varios proteínas accesorias son necesarias para reconocer el promotor

Síntesis de RNA (Trascripción)

2. elongación : • comienza la trascripción• el factor sigma es liberado, •la cadena de RNA se extiende hasta alcanzar la región de terminación

Síntesis de RNA (Trascripción)

3. terminación : • envuelve una secuencia al extremo 3’ del mRNA (región terminadora)• se forma estructura secundaria en forma de horquilla• este cambio conformacional desprende la RNA polimerasa

región terminadora

región terminadora

terminador intrínsico

región terminadora

5’

3’

RNA

RNARNA

• Rho (hexadímero) se une al mRNA• Rho usa ATP para moverse a lo largo del mRNA• la RNA pol. hace una pausa al final de la región terminadora y es alcanzada por el

factor Rho• Rho desenreda la hebra hibrida de RNA y DNA liberando el mRNA y la RNA

Terminadores Dependientes del Factor Rho

región terminadora

OPERONES

P gen

RNA pol

5’ 3’mRNA

P gen P gen P gen

RNA pol RNA pol RNA pol

5’ 3’mRNA

5’ 3’mRNA

5’ 3’mRNA

P gen P gen P gen

RNA pol RNA pol RNA pol

5’ 3’mRNA

5’ 3’mRNA

5’ 3’mRNA

P gen 1 gen 2 gen 3

gen 1 gen 2 gen35’ 3’mRNA

1 2 3proteínas

RNA polOperón

Operonesunidad reguladora que controla la transcripción de:

• genes funcionalmente vinculados

• físicamente asociados

• genes se transcriben en una molécula de mRNA policistrónico (codifica varias proteínas diferentes o distintos tipos de rRNA )

• ejemplos en procariotas :operón de lactosaoperón de rRNA

Operón de Lactosa

RNA pol

mRNA policistrónico

lactosa (disacarido, galactosa + glucosa)

5’

3’

ZA

traducciónLac Z

Lac YLac A

permeasa de lactosa

acetilasa de betagalactósidos (añade -COCH3)

beta galactosidasa:descompone la lactosaen galactosa y glucosa

Operón de rRNA

Separación de diferentes tipos de rRNA por centrifugación en un gradiente de sucrosaOperón de rRNA

+ 21 proteínas

+ 34 proteínas

Operón de rRNA

subunidad 30S subunidad 50S

ribosoma procariota 70S

Síntesis de Proteínas

Síntesis de Proteínas

Introducción al tRNA

Amino-acil tRNA sintetasa

Phe

Phe

Síntesis de ProteínasComplejo de Iniciación (mRNA, 30S, tRNA-met, 50S)Ensamblaje requiere varias proteínas llamadas factores de iniciación y energía de GTP

Síntesis de Proteínas Elongación

A=acceptor

P= peptide

E= exit

(llegada de un tRNA + enlace péptido

P-site A-site

Síntesis de Proteínas1.Elongación: culmina con enlace péptido 2.Translocación

(requiere el factor de elongación EF-G)

P-site A-siteE-site

Síntesis de ProteínasTranslocación-Elongación

P-site A-siteE-site

Síntesis de ProteínasRemoval of formyl group

Metformyl

formylPeptide deformylase

Met

Met

Methionine aminopeptidase

Functional protein

Trascripción y traducción en procariotas versus euc ariotas

7-methyl guanosine (5’-cap)

AAAAAintron 1 intron 2 intron 3mRNA

Modificaciones del mRNA Eucariota

5’ 3’

The 5' cap has 4 main functions:1. Regulation of nuclear export. 2. Prevention of degradation by exonucleases. 3. Promotion of translation4. Promotion of 5' proximal intron excision.

poly-A tail

• transcription termination signal

• protection againstdegradation

Trascripción y traducción en procariotas versus euc ariotas

Doblamiento Global de Polipéptidos

doblamiento después de síntesis

espontáneo con ayuda de proteínas chaperonas

Efecto de Antibióticos en Síntesis de Proteínas

http://ribosome.bb.iastate.edu/70SnKmode/

Efecto de Antibióticos en Síntesis de Proteínas

aplicación clínica basada en especificidad por ribosomas procariotas