Transcripción en eucariontes

Diferentes tipos de RNA polimerasas

1. RNA Polimerasa I sintetiza RNA ribosomal (rRNA) 5.8S,

18S y 28S.

2. RNA Polimerasa II sintetiza RNAs mensajeros (mRNA),

RNAs pequeños nucleolares (snoRNA), micro RNAs (miRNA),

RNAs pequeños interferentes (siRNA) y la mayoría de RNAs

pequeños nucleares (snRNA).

3. RNA polimerasa III sintetiza RNAs de transferencia

(tRNAs), rRNA 5S y algunos RNAs pequeños nucleares (snRNAs).

En plantas hay RNA Polimerasa IV y V involucradas en la síntesis

de ciertos siRNAs y silenciamiento epigenético.

La Topología del DNA

eucarionte impone mayor

limitación al acceso de la

RNA polimerasa y factores

de transcripción

Organización nuclear eucarionte

Territorios cromosómicos

Nucleolo

Fábricas transcripcionales

Poros nucleares

Complejos ribo-

nucleoprotéicos

nucleares

Chakalova et al., 2005

Fábricas transcripcionales

B A

EUCROMATINA VS HETEROCROMATINA

Transcripción

Proteínas modificadoras

de Histonas

Remodeladores de

cromatina

Factores de Transcripción

y RNA polimerasa

Otros Remodeladores de

cromatina

Promotores Basales eucariontes Clase II (RNA pol II) para mRNAs

Bacteria

Eucariontes INICIO

Complejo cerrado

Unión Holoenzima

Complejo abierto

Síntesis de RNA

Escape del promotor

Unión TBP

Cambio conformacional

Unión TFIIB

Unión RNA pol II y TFIIF

Complejo de pre-inicio

Unión TFIIE y TFIIH

Complejo de inicio

Escape del promotor

Liberación de Sigma

Fosforilación de CTD

De RNA pol II y liberación

De varios factores TFII

Síntesis de RNA

Factores Basales de transcripción Clase II (TFII)

TFIID: TBP (proteína de unión a caja TATA) y factores

accesorios

TFIIA: Estabiliza la unión de TFIID

TFIIB: Ayuda a posicionar al complejo de factores y la RNA

pol II sobre el promotor

TFIIF: Proporciona la ocupación de 30 pb, tiene actividad de

helicasa para abrir la doble cadena en el sitio +1

TFIIE: Recluta a TFIIH y regula sus actividades de helicasa y

cinasa

TFIIH: Complejo de 9 subunidades: actividad de helicasa

para abrir la doble hélice e iniciar transcripción; actividad de

cinasa para fosforilar el Dominio Carboxilo Terminal (CTD)

de la RNA pol II y permitir escape del promotor; actividad de

exonucleasa para reparar errores en NER

La unión de TBP a un sitio TATA distorsiona la cadena y permite el reconocimiento del sitio +1 por las tres polimerasas eucariontes

La RNA polimerasa II - 12 subunidades formando un complejo de mas de 500 kDa

RNA pol bacteriana

cola que se fosforila (CTD)

Esquema General del Complejo Transcripcional Eucarionte

TFs: Factores basales de transcripción; TFI (RNA pol I), TFII (RNA pol

II), TFIII (RNA pol III)

TAFs: Factores de transcripción accesorios (facilitan la unión de TFs)

Activadores: Proteínas que unen secuencias distantes en el DNA

llamadas “enhancer” o “intensificador” y estimulan la transcripción

Represores: Proteínas que unen secuencias distantes en el DNA

llamadas “silencer” o “silenciador” y reprimen la transcripción

MEDIADOR: Complejo MULTI-proteico que comunica a los

Activadores/Represores con TFs/TAFs para REGULAR los niveles de

Transcripción (NO se une directamente al DNA)

PIC: Complejo de pre-inicio de la transcripción

Unidades transcripcionales Clase I (Transcritos por RNA pol I)

ARN ribosomal 18S, 28S, 5.8S

Los promotores de Clase III (RNA pol III) se distinguen por

ubicarse dentro de la región que se transcribe (entre +41 y +87)

Unidades transcripcionales de tRNAs y rRNA 5S, otros snRNAs

El complejo de RNA pol III es el mas grande y pesa 700 kDa

Unidades transcripcionales Clase III (Transcritos por RNA pol III)

ELONGACIÓN Bacteria

Eucariontes

ELONGACIÓN Eucariontes

Modificación del

extremo 5’ del RNA

Modificación del

extremo 3’ del RNA Remoción de intrones

mRNA

1. Capping

1) La fosfatasa remueve un

fosfato del 5´

2) Una guanil transferasa

agrega GMP

3) Una metil transferasa

agrega el grupo metilo

Adición de “cap”

(7mGpppN) en el extremo 5’

¿Para qué el 5’ Cap?

1. Le da estabilidad al mRNA en el extremo 5’ (evita

corte por exonucleasas de RNA).

2. Permite la exportación nuclear del mRNA, o en su

caso la retención en el núcleo.

3. Posibilita el inicio de la traducción en mRNAs

eucariontes.

4. Promueve la degradación de mRNAs cuando están

las señales celulares apropiadas.

Corte en la unión exón-

intrón; junta dos exones

Dos reacciones de trans-

esterificación

Catalizadas por RNA;

RIBOZIMA

2. Remoción de intrones (splicing)

Existen secuencias específicas en los límites exón-intrón y una

Adenina en contexto de secuencia que promueve la catálisis

R= purinas

Y= pirimidinas

Los snRNAs forman parte de

partículas ribonucleoprotéicas

(snRNPs): U1, U2, U4, U5, U6

Además participan otras

proteínas como BBP y U2AF

Una molécula de RNA (snRNA) es responsable del

corte: actividad RIBOZIMA

Puede existir corte alternativo de intrones/exones en el pre-mRNA

(Splicing altenativo)

Un gen

5 mRNAs maduros 5 proteínas diferentes

Fuente de variabilidad genética, dependiendo de tejido, desarrollo, etc.

2. Poliadenilación en extremo 3’ TERMINACIÓN

Proteínas específicas reconocen las secuencias de

poliadenilación

TERMINACIÓN

El RNA es cortado y la enzima

Poli-A polimerasa (PAP)

agrega Adeninas (50-250)

TERMINACIÓN

Proteínas de unión a la

cola de poli A se unen

(PABP)

TERMINACIÓN

El receptor de exporte nuclear dirige la salida del mRNA

del núcleo al citoplasma

La salida del mRNA es coordinada por proteínas

unidas a la molécula:

CBC: Complejo de proteínas de unión al “5’ Cap”

EJC: Complejo de “splicing” de intrones

PABP: Proteína de unión a cola de poli A

Inhibidores de la transcripción eucarionte

+

N

H

Sar

L-Pro L-meVal

D-Val

L-Thr

O

Sar

L-Pro L-meVal

D-Val

L-Thr

O

O O C C

N NH2

O O

CH3 CH3

Acridina

Actinomicina D

Se intercala entre

bases G y C

a-amanitina

Es un octapéptido bicíclico

que se obtiene del hongo

Amanita phalloides. Inhibe la

transcripción de la RNA

polimerasa II eucarionte.

Procariontes Eucariontes

1. Todas las especies de RNA son

sintetizadas por la misma especie de

RNA polimerasa.

1. Hay 3 diferentes RNA polimerasas

responsables de la transcripción de

diferentes moléculas de RNA

2. El mRNA se traduce durante la

transcripción.

2. El mRNA es procesado antes de ser

transportado a citoplasma (adición de

CAP, cola de poliA, splicing

3. Los genes son segmentos contiguos

de DNA alineados ininterrumpidamente

con el RNA traducido a proteína.

3. Los genes frecuentemente se

interrumpen por intrones.

4. Los mRNAs son frecuentemente

policistrónicos (operones)

4. Los mRNAs son monocistrónicos

5. La RNA polimerasa solo requiere a

sigma para reconocer el promotor

5. Las RNA polimerasas requieren

múltiples factores de transcripción

adicionales para reconocer el promotor.

6. No hay procesamiento co- y post-

transcripcional del mRNA

6. El mRNA sufre procesamiento extenso

durante y después de la transcripción

Resumen