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Transcripción Genética

La transcripción del ADN es el primer proceso de la expresión genética. Durante la transcripción genética, las secuencias de ADN son copiadas a ARN mediante una enzima llamada ARN polimerasa. La transcripción produce ARN mensajero como primer paso de la síntesis de proteínas. La transcripción del ADN también podría llamarse síntesis del ARN mensajero.

Clasicamente se divide el proceso de la transcripción en 3 etapas.


Iniciación

El complejo de transcripción en el que forma parte la ARN polimerasa, necesita factores de iniciación que se unan a secuencias específicas de ADN para reconocer el sitio donde la transcripción ha de comenzar y se sintetice el ARN cebador. Las secuencias de ADN en las que se ensamblan los complejos de transcripción se llaman promotores. Los promotores tienen secuencias de nucleótidos definidas, donde las más conocidas son la caja TATAAT y la caja TTGACA. Los promotores se localizan en los extremos 5'-terminales de los genes. La ARN polimerasa se une a las secuencias promotoras que incluye la caja TATAAT y TTGACA. La secuencia promotora está formada por unos 70 pares de bases nitrogenadas, que concuerda con el tamaño de la holoenzima ARN polimerasa que es una esfera de aproximadamente 20 nanometros de diámetro. Es común ver en células procariotas la participación de una serie de proteínas llamadas factores sigma que tienen como fin guiar a la ARN polimerasa al promotor conveniente.

La ARN polimerasa se une a una de las caras del ADN bicatenario y éste se enrolla en la enzima de forma similar a como lo hace con el nucleosoma. La interacción entre la ARN polimerasa y el ADN está estabilizada por varios tipos de enlaces débiles como interacciones iónicas, interacciones de Van der Waals y enlaces de hidrógeno. La unión de ARN polimerasa a ADN se llama complejo cerrado. El reconocimiento del promotor por la ARN polimerasa corre a cargo de la subunidad delta. Aunque la búsqueda del promotor por la ARN polimerasa es muy rápida, la formación de la burbuja de transcripción o apertura del ADN y la síntesis del cebador es muy lenta. La burbuja de transcripción es una apertura de ADN desnaturalizado de 18 pares de bases, donde empieza a sintetizarse el ARN cebador a partir del nucleótido número 10 del ADN molde de la burbuja de transcripción. La burbuja de transcripción se llama complejo abierto. Los ribonucleótidos trifosfato se van uniendo al ADN molde para formar el cebador. La subunidad delta abandona el complejo de transcripción cuando el cebador alcanza una longitud de 10 ribonucleótidos.


Elongación

La ARN polimerasa cataliza la elongación de cadena del ARN. Una cadena de ARN se une por apareamiento de bases a la cadena de ADN, y para que se formen correctamente los enlaces de hidrógeno que determina el siguiente nucleótido del molde de ADN, el centro activo de la ARN polimerasa reconoce a los ribonucleótidos trifosfato entrantes. Cuando el nucleótido entrante forma los enlaces de hidrógeno idóneos, entonces la ARN polimerasa cataliza la formación del enlace fosfodiéster que corresponde. A esto se le llama elongación, la segunda etapa de la transcripción del ARN.


Terminación

Al finalizar la síntesis de ARNm, esta molécula ya se ha separado completamente del ADN (que recupera su forma original) y también de la ARN polimerasa, terminando la transcripción. La terminación es otra etapa distinta de la transcripción, porque justo cuando el complejo de transcripción se ha ensamblado activamente debe desensamblarse una vez que la elongación se ha completado. La terminación está señalizada por la información contenida en sitios de la secuencia del ADN que se está transcribiendo, por lo que la ARN polimerasa se detiene al transcribir algunas secuencias especiales del ADN. Estas secuencias son ricas en guanina y citosina, situadadas en el extremo de los genes, seguidas de secuencias ricas en timina, formando secuencias palindrómicas, que cuando se transcriben el ARN recién sintetizado adopta una estructura en horquilla que desestabiliza el complejo ARN-ADN, obligando a separarse de la ARN polimerasa, renaturalizándose la burbuja de transcripción. Algunas secuencias de ADN carecen de la secuencia de terminación, sino que poseen otra secuencia a la que se unen una serie de proteínas reguladoras específicas de la terminación de la transcripción como rho esta información no es del todo confiable.




On December 09 2007 635 Views



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Artismedicae On 09/12/2007

Esquema de la transcripción:

A) Llegada de la ARN- polimerasa a su promotor;

B) desdoblamiento de la doble hélice para que se inicie la síntesis de ARN;

C) iniciación de la síntesis de ARN;

D) alargamiento del ARN a medida que se desplaza la polimerasa;

E) el ARN transcrito se desprende ya completo, al igual que la polimerasa.


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Artismedicae On 09/12/2007

ARN polimerasa en eucariotas

Las células eucariotas tienen distintos tipos de ARN polimerasa.

* ARN polimerasa I: Sintetiza precursores de ARN ribosómico.
* ARN polimerasa II: Sintetiza precursores de ARN mensajero. Esta polimerasa es el tipo más estudiado, y se requieren factores de transcripción para que se una a los promotores del ADN. Su estructura tridimensional ha sido dilucidada por Roger Kornberg de la Universidad de Stanford, que recibió el Premio Nobel de Química en 2006 por sus trabajos. Se da la circunstancia que este investigador es hijo de otro Premio Nobel, Arthur Kornberg, que recibió el galardón en 1959 por el descubrimiento de un enzima análogo, la ADN polimerasa[1] .
* ARN polimerasa III: Sintetiza ARN de transferencia, ARN ribosómico de 5S y otros pequeños ARN encontrados en el núcleo celular y en el citoplasma.
* Otros tipos de ARN polimerasa se encuentran en la mitocondria y en cloroplasto y en el núcleo del ribosoma.


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Artismedicae On 09/12/2007

ARN polimerasa en procariotas

En procariotas, la misma enzima cataliza la síntesis de todos los tipos de ARN: ARNm, ARNr y ARNt.

La ARN polimerasa en procariotas en una gran molécula. Está formada por cinco subunidades de aproximadamente 410 kilodaltons ?2??'?, con dos unidades ? idénticas, que se une al ADN de forma inespecífica para catalizar la síntesis de ARN. Para unirse a regiones promotoras específicas, la holoenzima requiere un factor ? con el que se reduce enormemente la afinidad con regiones de ADN inespecíficas, aumentando la especificidad por regiones promotoras para formar la holoenzima de cinco subunidades ?2??'?? (~480 kDa). La estructura de la ARN polimerasa presenta una ranura de 55 Å de longitud y una anchura 25 Å. Esta ranura permite el paso de la doble hélice de ADN que mide 20 Å. La longitud de 55 Å puede aceptar la secuencia de 16 nucleótidos.

Todas las unidades que forman la enzima funcionan conjuntamente para llevar a cabo las reacciones de transcripción. La subunidad ?' participa en la unión del ADN, la subunidad ? contiene parte del centro activo y la subunidad ? está implicada principalmente en la iniciación de la transcripción, disociándose del resto de la enzima una vez iniciada la transcripción.

Las ARN polimerasas de los organismos procariontes funcionan de forma análoga, aunque alguna subunidad de la proteína difiera en su composición.


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Artismedicae On 09/12/2007

Estructura ARN

Esta complejidad de funciones se manifiesta en su estructura cuaternaria, ya que al igual que la ADN polimerasa, esta formada por varias subunidades que conforman la holoenzima, que junto con proteínas accesorias forman una máquina proteica o complejo de transcripción que llevan a cabo la síntesis del ARN.

Algunas subunidades aisladas de la ARN polimerasa son catalíticamente funcionales, mientras que otras sólo pueden detectarse cuando el complejo de transcripción se encuentra totalmente ensamblado.

Los complejos de transcripción de distintos organismos presentan una composición variable, pero esencialmente todos catalizan el mismo tipo de reacciones. Debido a esta coincidencia, en el estudio del proceso de transcripción se toma como modelo la reacciones catalizadas por el complejo de transcripción de la bacteria Escherichia coli, que aunque se diferencia en el ensamblamiento de la células eucarióticas, actúan de forma análoga.

La ARN polimerasa fue descubierta al mismo tiempo que el ARN mensajero en 1960 por los investigadores Samuel Weiss y Jerard Hurwits de laboratorios diferentes.


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Artismedicae On 09/12/2007

ARN polimerasa

Las ARN-polimerasas son un conjunto de proteínas con carácter enzimático capaces de polimerizar los ribonucleótidos para sintetizar ARN a partir de una secuencia de ADN que sirve como patrón o molde. La ARN polimerasa más importante es la implicada en la síntesis del ARN mensajero o transcripción del ADN.

La ARN polimerasa es la enzima soluble conocida de mayor tamaño puesto que mide unos 100 Å de diámetro y es visible en micrografías electrónicas, donde se observa unida al promotor en el ADN.


Funciones

La reacción química que cataliza la ARN polimerasa consiste en la unión de ribonucleótidos trifosfato, adenosín trifosfato (ATP), uracilo trifosfato (UTP), guanina trifosfato (GTP) y citosina trifosfato (CTP), liberándose los grupos fosfato.

Además de la polimerización de los ribonucleótidos trifosfato, la ARN polimerasa tiene otras funciones como:

* Recoconer y unirse a localizaciones específicas o promotores de la molécula de ARN.
* Desenrollar parcialmente la molécula molde de ADN, gracias a su actividad helicasa intrínseca.
* Sintetizar un ARN cebador para la elongación posterior.
* Terminación de la cadena.

La ARN polimerasa cataliza consecutivamente la elongación de la cadena de ARN, al mismo tiempo que enrolla y desenrolla la doble cadena de ADN, y termina la transcripción después de copiar el gen.


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Artismedicae On 09/12/2007

Transcripción en eucariontes

En el caso de las eucariotas, el proceso se realiza en el núcleo, y es similar al de las procariotas, pero de mayor complejidad. Una vez transcrito el ARN, sufre un proceso de maduración que tras cortes y empalmes sucesivos elimina ciertos segmentos del ADN llamados los intrones para producir el ARNm final. Durante este proceso de maduración se puede dar lugar a diferentes moléculas de ARN, en función de diversos reguladores. Así pues, un mismo gen o secuencia de ADN, puede dar lugar a diferentes moléculas de ARNm y por tanto, producir diferentes proteínas. Otro factor de regulación propio de los ecuariotas son los conocidos ENHANCERS, que incrementan bruscamente la actividad de transcripción de la célula y no depende de la ubicación de éstos en el gen, ni la dirección de la lectura.





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