Temin Modificaciones del "Dogma Central de la Biología Molecular"

Bases Físicas de la Herencia

Estructura del DNA

Uniones entre bases

Hipótesis replicación DNA

La Helicasa desenrolla la molécula

Las proteínas de unión a cadena sencilla

estabilizan el ssDNA

La Primasa inicia la replicación con RNA La DNA polimerasa extiende el nuevo DNA La segunda DNA polimerasa remueve el RNA

La DNA ligasa une todos los fragmentos

La Replicación del DNA es simple, pero requiere un gran grupo de enzimas y proteínas:

Replicación del DNA

1) Topoisomerasa:desenrrolla2) Helicasa: abre3) Cebador de RNA:Reconoce 3´ (sintetizadopor RNA primasa)4) DNA Polimerasa:adhiere5) Ligasa: une6) Okasaki: fragmentosque se sintetizan encadena rezagada

Síntesis de DNA (5´a 3´)

Replicación del DNA

• Replicación: continua (cadena adelantada) y discontinua (cadena

retrasada)•Discontinua

•Cebador (pequeño RNA 2-60 nucleótidos añadido por la primasa o RNA pol que provee 3’ OH)•Fragmento de Okazaki por DNA pol III (1500 bp en procariotas y 150 en eucariotas)•Pol I elimina cebador 3’ -> 5’ y llena huecos (gap)•Ligación (DNA ligasa, enlace fosfodiéster)

Replicación del DNA

•Enzimas que sintetizan (replican) el DNA

• E. coli • DNA polimerasa I (rellena huecos y repara)• DNA polimerasa II y III (función principal en la

síntesis)• Añade bases en ambas cadenas en la dirección 5’

3’ • Requiere un 3’ OH final

• Eucariotes • 5 polimerasas

• y principal en replicación• , y exonucleasas

• Corrección de pruebas: actividad 3’ 5’ exonucleotídica. Sustituye bases mal emparejadas por correctas

Replicación del DNA

Existen las dos formas de replicación:

En general, es Bidireccional:• genomas bacterianos• cromosomas de células eucariotas

• en el ADN mitocondrial• en algunos virus

TRANSCRIPCION

• El proceso mediante el cual la información almacenada en el DNA se recupera mediante la síntesis de RNA dependiente de un molde.

REPLICACION Y TRANSCRIPCION

SIMILITUDES• Se utilizan nucleótidos trifosfatados

• El crecimiento de la cadena va en dirección 5’3’

DIFERENCIAS• Solo se transcribe una hebra de DNA

• Solo una pequeña fracción del genoma es transcito

TRANSCRIPCIÓN• Función: la formación del transcrito de RNA mediante la

catálisis de la unión de nucleótidos libres a la cadena molde del DNA formando una monohebra de RNA.

• Propiedades que hacen posible la síntesis del transcrito de RNA

1. COMPLEMENTARIEDAD DE BASES ENTRE DNA Y RNA: A-U, C-G, G-C, T-A

2. UNIÓN DE PROTEÍNAS ESPECIFICAS AL DNA (RNA Polimerasa y otras proteínas que actúan como factores de transcripción).

Propiedades del RNAUna cadena, no doble hélice. Apareamiento

intramolecular -> RNA contorsionista molecularAzúcar ribosa (OH en el carbono 2’)Esqueleto azúcar-fosfato en posiciones 5’-3’ del

azúcar como DNAUracilo en vez de Timina, se empareja con

Adenina, y también con Guanina cuando se pliega (no en la transcripción).

Catalizador biológico -> Ribozima

RNA (Acido Ribonucleico)

• Tipos mas importantes:

– mRNA Se sintetiza a partir de DNA y se utiliza como molde para la síntesis proteica en ribosomas

– rRNA Compone los ribosomas que se encargan de la síntesis de proteínas

– tRNA Se une a los aminoácidos y los transporta al ribosoma para la síntesis de proteínas

ORIENTACIÓN DE LA TRANSCRIPCIÓN

TRANSCRIPCION EN PROCARIOTES

• En procariotes una sola RNA pol cataliza la síntesis de las tres clases de RNA

• La RNA pol cataliza la reacción de transcripción a una velocidad aprox. 50 nucleótidos/s

• En E. coli hay aprox. 3000 moléculas de RNA pol

• Una vez la RNA pol se une a un molde de DNA e inicia la transcripción rara vez se disocia hasta que llega a una señal de terminación

Etapas de la transcripción •Iniciación: Secuencias promotoras (se une la RNA polimerasa) Procariotas: Secuencias consenso Pribnow (-10 pb aguas arriba) y región -35 pb

Etapas de la transcripción •Iniciación:

• Secuencias promotoras (se une la RNA polimerasa) • Procariotas: Secuencias consenso Pribnow (-10 pb

aguas arriba) y región -35 pb

• Eucariotas: Caja TATA (-25 pb) y CAAT (-70 pb)

Etapas de la transcripción…

•Elongación: • 5’->3’• Enrollamiento aguas arriba (5’) y desenrollamiento aguas

abajo (3’) del DNA

•Terminación:• Dependiente del factor Rho• Independiente de Rho

Terminación: mecanismo intrínseco -> DNA

Palíndrome, estructura tallo-bucle

Región 3’ no traducida de ~ 40 bases (3’UTR)

TERMINACION DEPENDIENTE DEL FACTOR

TRANSCRIPCION EN EUCARIOTAS• Es un proceso de mucha discriminación (según el tejido o

etapa del desarrollo serán los genes que se van a transcribir)

• La maquinaria de la transcripción debe tener en cuenta la compleja estructura de la cromatina eucariota

• Requiere de varios tipos de RNA polimerasas

• La RNA polimerasa requiere de factores adicionales llamados factores de transcripción para iniciar la transcripción

• Tiene que haber un procesamiento complejo del mRNA que permita escindir los intrones del mensaje y transportar la molécula al citoplasma

RNAs Polimerasa en Eucariotas• 1- Existen tres tipos de RNA polimerasa

La I, la II y la III

• RNA polimerasa I, 13 subunidades. Se localiza en el núcleo y en el nucleolo. -> Síntesis de rARN 45S.

• RNA polimerasa II, 12 subunidades. Se localiza en el nucleoplasma. -> Síntesis de los hnRNA (transcrito primario), los precursores de los mRNA.

• RNA polimerasa III, 17 subunidades. Se localiza en el nucleoplasma. -> Síntesis rRNA 5S y tRNA.

Transcripción Eucariotas

Transcripción Eucariotas

Transcripción Eucariotas

• Exón: secuencia codificante• Intrón: secuencia no codificante entre dos exones

Estructura del gen eucariotico

Diferencias eucariotas - procariotas

Diferencias eucariotas - procariotas

Característica Procariota Eucariota

Promotor Cajas y zona operadora Solo cajas

Cistrón Policistrones Monocistrones

RNA polimerasa una sola, con 5 subunidades distintas 3 RNA polimerasas.

EstabilizaciónEl RNA recién transcrito, no tiene.

Contiene, al comienzo de la cadena, 7-metil-guanosina o CAP, y al final de la cadena, una secuencia poli A.

Comienzo RNA pol, se autoacopla al promotor

RNA pol, necesita la presencia de proteínas de iniciación, que se unan antes que ella al ADN.

Intrones No tiene Tiene y se eliminan mediante splicing (corte y empalme).

Lugar de acción Inmediatamente, al ser creado En el citoplasma.

El “dogma” central revisado

Transcripción inversa

Traducción Proceso por el que la secuencia de nucleótidos de un mRNA determina la estructura primaria de una proteína•Aparato decodificador -> Secuencia primaria de polipéptido

Ribosomas (rRNA + proteínas): lugar de síntesistRNA: Portador de aminoácidosmRNA: Portador del mensaje cifradoFactores adicionales: IF, EF, RF, enlaces fosfatos

•Separación componentes mediantes centrifugación en gradiente de sacarosa (velocidad de sedimentación, S-Svedberg-)

95% RNA total

Ribosoma

tRNA: la molécula adaptadora

tRNA•Región específica (anticodón) que se une a mRNA (codón)•tRNAs son muy semejantes. 80 nc. Bases raras.•Lazoz T, lazo anticodón y lazo dihidroU•Carga del aminoácido: Aminoacil tRNA, enlace ~P

• Aminoacil tRNA sintetasa específica para cada aa (20) • ATP• Unión aa extremo 3’OH del tRNA• Algunas tRNA reconoce > 1 codón: tambaleo

Aa + ATP -> aa ~P – adenosina + tRNA -> aa~tRNA +adenosina+P

•Durante la síntesis se reconoce el tRNA (su anticodón) y no el aminoácido (Experimento de Chapeville)

http://www.whfreeman.com/life/update/

Resumen•Requiere mucha energía (90%) Un enlace peptídico requiere: 2 ATP carga 2 tRNA, 1 GTP (tRNA en sitio A), 1GTP (translocación)• Procariotas:• Acoplamiento transcripción – traducción• Más de un gen por mRNA: mensajeros policistrónicos. Vel síntesis:

300 aa/20 segundos• Eucariotas: No acoplamiento, mensajeros no policistrónicos. Vel

síntesis: 30 aa/2,5 minutos• Muchos ribosomas se encuentran en un mRNA (polisoma o

poliribosoma)• Proteínas de membrana: péptido señal• Aminoácidos N-terminal (10-20) + partícula reconocimiento señal

(SRP)• Se une ribosoma a una proteína de atraque de la membrana• Eliminación del péptido señal

Traducción

Existen las dos formas de replicación:

En general, es Bidireccional:• genomas bacterianos• cromosomas de células eucariotas

En algunos casos es Unidireccional, ej: • en el ADN mitocondrial• en algunos virus