PROCESOSGENTICOSDELASNTESISDEPROTENAS:LATRANSCRIPCIN

Jacob Monod Cech Pribnow

FundamentoCentraldelaBiologaMolecular:"DogmacentraldelaBiologaMolecular".

Transcripcin.

Las ARN polimerasas y los diferentes tipos de ARN.

Caractersticasdelatranscripcin:complementaridad,direccinyasimetra.

Iniciacindelatranscripcin.

Elongacindelatranscripcin.

Terminacindelatranscripcin.

Procesamiento del ARN.

Procesamiento alternativo.

Autoprocesamiento.

EdicinocorreccindelARN.

FUNDAMENTO CENTRALDELABIOLOGAMOLECULAR

Laaceptacindelahiptesisdela secuencia propuesta por Crick (1958) significaba por un lado la existencia de un cdigooclavequepermitiera pasar de un lenguaje escrito con cuatro letras (las cuatro bases nitrogenadas) en el ADN a un leguaje escrito con 20 letras (losaminocidos)enlasprotenas.Porotrolado,significabalaexistenciade unaseriedeprocesosquerealizaranenlaclulaeltrabajodepasardeuna estructuraqumicacomoladeloscidosnucleicosaunaestructuraqumicacomo ladelasprotenas.Yahemosvistoenelcaptuloanteriorlascaractersticasdelcdigooclavegenticaysudesciframiento,ahoravamosaestudiarlosprocesosgenticosdelasntesisdeprotenas.

Teniendoencuentaqueenlasclulas eucariontesloscromosomas(materialgenticoorganizado)seencuentranenel ncleoyquelainformacinquecontienenloscromosomas(losgenes)seexpresa enelcitoplasma,sesupusoquetendraquehaberalgunamolculaintermediaria enelflujodelainformacindesdeelADNalasprotenas.JacobyMonoden 1961propusieronlaHiptesisdelmensajero:"debeexistirunamolculaque transportelainformacinfielmentedesdeelADNhastalasprotenas".Enese mismoaoBrennerycolaboradores(1961) demostraron la existencia del este intermediarioqueresultserunamolculadecidoribonucleicoquesedenomin ARN mensajero(ARNm).Posteriormente,elARNmtenaquesertraducidoaprotena.

Jacob Monod Brenner

BasndoseenestostrabajosCrick(1970) alumbrlaideadeunsistemafundamentaldemantenimientoyflujodela informacingenticaenlosorganismosvivosquedenomin Dogma Central de la BiologaMolecular .Demaneraquelainformacingenticacontenidaenel ADN semantiene mediante su capacidad de replicacin.LainformacincontenidaenelADNseexpresadandolugaraprotenas,mediantelosprocesosde transcripcin,pasoporelquelainformacinsetransfiereaunamolculadeARNmensajero(ARNm)y,medianteelprocesodelatraduccinelmensajetransportadoporelARNmsetraduceaprotena.

F. Crick "Dogma Central de la BiologaMolecular"

Este esquema central de flujo de la informacinprontofuemodificado,yaqueenalgunosviruscuyomaterial hereditarioesARN,lainformacinseconservaomantienemediantereplicacin delARN.Adems,tambinsecomprobquelainformacinnovasiempredelADN hacia el ARN(ADNARN), en algunos casos la informacinpuedefluirdelARNhaciaelADN(ARN ADN), es decir sintetizar ADN tomando como moldeARN,teniendolugarelfenmenodela transcripcininversa.H.TeminrecibielPremioNobelen1975porsusdescubrimientosenrelacinconla interaccinentrelosvirustumoralesyelmaterialgenticoenlaclula,en particularporeldescubrimientodelatranscripcininversaenvirusARN-ADN.

Temin Modificaciones del "Dogma CentraldelaBiologaMolecular"

Por tal causa, en una ciencia como la Genticanodeberaemplearselapalabra"dogma"yaquecomoacabamosdeveren muy poco tiempo elfundamentocentraldelaBiologaMolecularpropuestoporCricktuvoquesermodificado.

TRANSCRIPCIN

Latranscripcinconsisteenlasntesis deARNtomandocomomoldeADNysignificaelpasodelainformacincontenida en el ADN hacia elARN.LatransferenciadelainformacindelADNhaciaelARNse realiza siguiendo las reglas de complementaridad de las bases nitrogenadas yessemejantealprocesodetranscripcindetextos,motivoporelqueha recibidoestenombre.ElARNproductodelatranscripcinrecibeelnombre de transcrito.

Enlasbacteriaslatranscripcinyla traduccintienenlugarenelcitoplasmabacterianoyalmismotiempo,son simultneas.Sinembargo,eneucarionteslatranscripcintienelugarenelncleoylatraduccinenelcitoplasma.

Mediante experimentos de pulso y caza, se suministranprecursoresradiactivosquemarcanespecficamenteelARN(uridina tritiada) a lasclulasduranteunbreveperododetiempo(pulso).Unavezque lasclulashanincorporadolauridinatritiadasetransfierenaunmedioconprecursores sin marcar (caza). De este forma es posible seguir el destino del ARNmarcadoduranteelpulso,yaquelasntesisdelnuevoARNseproduce con precursoressinmarcar(uridinanormal).Lasmuestrasdeclulastomadasdespus delacaza,mostrabanmarcajeenelncleo,indicandoqueARNsesintetizaall, sinembargo,lasmuestrasdeclulastomadasdespusdelacazamostrabanel marcaje radiactivo en elcitoplasma. Por tanto, parece que el ARN se sintetiza enelncleoysetransportaposteriormentealcitoplasma.

Experimento de pulso y cazaconprecursoresradictivos(uridinatritiada)

Eucariontes:transcripcinenelncleoytraduccinenelcitoplasma

Volkin y Astrachan (1957) demostraron que despusdelainfeccinde E. coli por el fago T2 aumenta la sntesisdeARNyqueesteARNinducidoporlainfeccindeT2tieneunavidamedia muy corta. Infectaron bacterias con el fago T2 en un medio que contenauridinatritiada,basenitrogenadaespecficadelARN(pulso),y despuslaspasaronaunmedioconuridinanormalnomarcada(caza).ElARN recuperadodespusdelpulsoestabamarcado,peroelobtenidodespusdelacaza noloestaba,loqueindicabaqueelARNtenaunavidamediamuycorta.Porltimocuandosecomparelporcentajedelosdiferentestiposdenucletidos delARNsintetizadoinmediatamentedespusdelainfeccinporT2 y del ADNdelfago,seobservqueeramuyparecido,sugiriendoesteresultadoqueel ARNsintetizadodespusdelainfeccinpor T2procedadelADNdelfago.

LAS ARN POLIMERASAS Y LOS DISTINTOS TIPOS DE ARN

ElARNsueletenerunasolahliceo cadenadenucletidospudiendoformarunaampliagamaestructuras tridimensionales diferentes. El ARNcontienecomoazcaralaribosaylasbases nitrogenadas mayoritarias que posee son adenina (A), guanina (G), citosina (C) y uracilo (U). Portanto,eluracilo(U)escaractersticodelARN.Tambinsehan encontrado bases poco frecuentes que forman parte del ARN, como son: lapseudouridina(),metilguanosina(mG),dimetilguanosina (m2G), metilinosina (mI) y dihidrouridina (DHU, UH2).

Enlasclulasexistendiferentestiposde ARN.Porunladoestnlos ARN funcionales,oARNquetienenunafuncin oactividadenlaclulayquenosetraducenaprotena.DentrodeestacategoraestnelARNribosmico (ARN-r) que forma parte de los ribosomas que intervienen en latraduccin,losARN transferentes (ARN-t) cuyafuncinestransportaralosaminocidosduranteelprocesodetraduccin, los ARN nuclearespequeos(ARNnp)queinteraccionanconprotenas formandoloscomplejosderibonucleoprotenasnecesariosparaelprocesamiento de lostranscritosenelncleoylos ARNcitoplsmicospequeos (ARNcp) queintervieneneneltrasportedelospolipptidosenlasclulaseucariticas.

Porotrolado,estnlosARN informativosquesonlosquesevanatraduciraprotenas.EstosARN informativos son los ARN mensajeros (ARN-m). En bacterias el transcrito primario, tal y como se sintetiza ya es el ARN-m maduro que se traduceaprotenas.Eneucariontes,elARNrecintranscrito se denomina ARN heterogneonuclear (ARN-hn) y es un pre-ARN-m que es procesado antes de convertirse en el ARN-m maduro queposteriormentesetraduciraprotena.

En bacterias, existe solamente una ARN polimerasaqueescapazdesintetizartodoslostiposdeARN,elribosmico,el transferente y losmensajeros. La ARN polimerasa de E. coliestformadaporvariospolipptidos,elncleocentraldelenzimatienedoscadenas de tipo (pesomolecular de 40.000), una (peso molecular de 155.000) otra ' (pesomolecularde165.000).Adems,laenzimacompletauholoenzimatienelasubunidad o factor (peso molecular de 95.000)que es necesario para iniciar latranscripcin.Lasubunidad unavezinciadalatranscripcinse libera y el ncleocentralprosigueconlaelongacindelARN.

ARN Polimerasa de E. coli: subunidades ARNmpolicistrnico:opernlactosa

En bacterias, con mucha frecuencia, los ARNmsonpolignicosopolicistrnicos,demaneraqueunsoloARNmcontiene informacinparalasntesisdevariospolipptidosdistintos.Habitualmentesetratadegenesquecompartenunsistemacomnquecontrolasuexpresin(opern).

Sin embargo, en eucariontes hay diferentes polimerasas encargadas de sintetizar distintos tipos de ARN.

La ARN polimerasa I sintetiza los precursoresdelARNribosmico(ARNr).

La ARN polimerasa II produce ARN heterogneonuclear(ARNhn)quetraselprocesamientodalugaralosARNmensajeros (ARN-m) quesetraducenaprotenas.

La ARN polimerasa III transcribe los precursores de los ARN transferentes (ARN-t), los ARN nucleares y citoplsmicosdepequeotamaoylosgenesparaelARN5Squeformapartedelasubunidad grande de los ribosomas.

LasARNpolimerasaseucariticassonbastantemscomplejasquelasdeE. coli, poseen subunidades semejantes o correspondientes a las deE. coli y otras que no lo son.

Las ARN polimerasas o trasncriptasas, a diferenciadeloqueocurreconlasADNpolimerasas,carecendefuncin"correctora de pruebas". Estadiferencia se debe en primer lugar a que los transcritos soncortosylaprobabilidaddequeunodelosARNposeaunaalteracinesbaja, y ensegundo lugar a que la vida media de los ARN es corta y pronto se vuelve a sintetizar otro ARN nuevo. Por consiguiente el que exista un ARN conunaalteracinnoesgrave yaquedurarpocoyserremplazadoprontoporotronuevosinlaalteracin.Sinembargo,unerrorenlareplicacindel ADN puede transmitirse a todaslasclulasquederivenpordivisindelaclulaafectada.

EneucarionteslosARNmsonmonognicoso monocistrnicos,demaneraqueunARNmcontieneinformacinparasintetizarun solopolipptido.

CARACTERSTICASDELATRANSCRIPCIN:COMPLEMENTARIDAD,DIRECCINYASIMETRA

Seguidamente vamos a ver las principales caractersticasdelatranscripcin.

Complementaridad: El parecido entre el ADN yelARNsugierequelatranscripcinprobablementeestabasadaenlasreglasdecomplementaridaddelasbasesnitrogenadasaligualquelareplicacindelADN. De manera que la ARN polimerasa o enzima encargadade llevar a cabo la transcripcintomacomomoldeelADNparasintetizarARNysiguelasreglasde complementaridad, la A del ADNempareja con U del ARN, la G con C, la C con G y laTconA.Existenexperimentosquedemuestranquelaproporcin(A+U)/G+C)delARNessimilaralaproporcin(A+T)/(G+C)delADN.Enlasiguientetablase muestralaproporcindenucletidosdediferentesADNsydesuscorrespondientes transcritos:

Origen del ADN (A+T)/(G+C) del ADN (A+U)/(G+C) del ARN

Fago T2 1.84 1.86

Vaca 1.35 1.40

Micrococcus (bacteria) 0.39 0.49

En la siguiente figura, se ilustra que la secuenciadebasesenelARNescomplementariaalasecuenciadelahlice codificadora e igual a lasecuenciadelahliceestabilizadora,cambiandoTporU.

La secuencia de bases del ARN es complementariaalasecuenciadelahlicecodificadora

Otra manera de comprobar que existe complementaridadentreelADNyelARNesrealizarexperimentosdehibridacin, de manera que el ADNse desnaturaliza y se mezcla con el ARN que se sintetiza en supresencia,cuandosellevaacabolarenaturalizacin(medianteun enfriamientolento),seproducenhbridosADNARN.Lasmolculashbridas ADNARNsepuedendistinguirmediantecentrifugacinengradientedeCsClyaque presentanunadensidaddiferentealadelasdobleshlicesADNADN.La aparcicindemolculashbridasADNARNsoloesposiblesiexisten segmentos largos de complementarios, por tanto estos resultados indican que el transcrito es complementario del ADN parental.

Ladireccin en la que las ARN polimerasassintetizanARNessiempre5'P3'OH,esdecirelARNproductodela transcripcincrecesolamenteenestadireccin.RecuerdequeladireccinenlaquelasADNpolimerasassintetizanADNestambinlamisma5'P3'OH.

Asimetradelatranscripcin: la asimetradelatranscripcinsignificaquesolamentesetranscribeparacada genunadelasdoshlicesdeADN,lahlicequesetomacomomoldepara producir el ADN se la denomina hlicecodificadoraohlicecon sentidoylaotrahlicede ADN, la que no se transcribe, se la denomina hliceestabilizadora o hlicesinsentido.

Direccinyasimetradelatranscripcin

Por ejemplo, Marmur y Greenspan (1963) comprobaron que en el fago SP8 que infecta a Bacillus subtilis, las dos hlicesdesuADNsepuedensepararmediantedesnaturalizacin,enfriamiento rpidoparamantenerlasseparadasyposteriorcentrifugacinengradientede densidad deCsCl.Porconsiguiente,estevirusposeeunahliceligera(L)y otrahlicepesada(H)condistintarelacindepurinas/pirimidinas.Siserenaturaliza(enfriamientolento)elARNsintetizadodespusdelainfeccinde B. subtillis por el virus y se hibrida por separado con el ADN de lahliceLyconelADNdelahliceH,sepuedecomprobarqueelARNsolamente hbridaconelADNdelahliceH.Portanto,enelvirusSP8todos los genessetranscribenutilizandocomomolde(hlicecodificadora)lahliceH.Latranscripcinesasimtrica.

Hayashi y col. (1963) demostraron que el fago X174cuyomaterialhereditarioesADNcirculardeunahlice, denominadahlice(+),cuandoinfecta a E. coli, pasa por una forma replicativadedoblehlice,lanuevahlicedeADNsintetizadadespusdela infeccinselallamahlice().Lahlice()sirvedemoldedurantelas ltimasetapasdelainfeccinparaproducirmedianteuna replicacinasimtricanuevashlices(+)delADNdelvirusqueseintroducirnenel interiordelascpsidesyaformadas.Asuvez,comprobaronqueelARNquese sintetiza inmediatamentedespusdeinfectara E. coli , solamente hibrida conelADNdelahlice().Porconsiguiente,todoslosgenesdeestevirusse transcribenutilizandocomomolde(hlicecodificadora)lahlice().Latranscripcinesasimtrica.

Fago SP8 FagoX174

En otros fagos, como el bacteriofago T4, sehacomprobadoquepartedelosgenessetranscribenapartirdeunahlicey otro grupo de genesutiliza como codificadora a la otra cadena. Estos resultados se pueden explicar suponiendo que inicialmente todos los genes del fago setranscribanutilizandosolamenteunadelashlicesyqueposteriormentese produjounainversin(seinvierteelordendeungrupodegenesmediante dos girosperpendicularesde180,ungiroqueinviertelasecuenciayotrogiro perpendicular al anterior para mantener la polaridad dela hebras del ADN). Como consecuencia,despusdelainversinelgrupodegenesdelsegmentoinvertido utiliza como codificadora la otrahlice.

Inversin SituacinenelfagoT4

En los organismos eucariontes, para cada gen solamente se transcribe un hebra de ADN (la codificadora), de forma que genes distintos delmismocromosomapuedenutilizarcomocodificadoraunahlicediferente a la de otros genes.

INICIACINDELATRANSCRIPCIN

Eliniciodelatranscripcinnecesitaque el factor estunidoalncleocentraldelaARNpolimerasa.Existenunas secuencias de ADNespecficasynecesariasparaquelaholoenzima reconozcaellugardecomienzodelatranscripcin,dichassecuencias especficassedenominansecuenciaspromotoras.Pribnow(1975)aislysecuenci las regiones de ADN que quedaban protegidas por la ARN polimerasadespusdesometerlasadigestinconADNasapancretica.Siguiendoestemtodose secuenciaron los primeros promotores de fagos comoel T7 y l,ydelpromotordelopern lactosa.Pribnowobservunasecuenciadeunos7paresdebasesquese encontraba 10 bases antes de laprimeraquesetranscribeyqueaparecaenla mayoradelosfragmentosprotegidosporlaARNpolimerasa.Estasecuenciasela denominCaja de Pribnow y es: 5' TATPuATPu 3'.

Secuencias promotoras consenso de E. coli y eucariontes Pribnow

Cuando se analizan las secuencias de las regiones anteriores a la primera base que se transcribe aparecen dos regiones cortas que muestranunparecidoosimilitudbastantegrande,laprimeraregin se encuentra 10 bases antes de la primera que se transcribe ( Caja de Pribnow ) y lasegunda se localiza 35 bases antes. El estudio de muchas regiones promotoras de diferentes genes permite determinar las secuencias queaparecen con mayor frecuencia y establecer lo que se denomina las secuencias promotoras consenso o ideales.

Los resultados obtenidos en E. coli despusdeanalizar100regionespromotorassonlossiguientes:

Secuencias consenso promotoras en E.coli5' ....... T82T84G78A65C54a45 ................ T80A95t45A60a50T96 ...................CAT .............. 3'

5' ....... -35 ................ -10 ................... 1basestranscritaElsubndiceindicaelporcentajedeaparicindelabasemsfrecuentedeesaposicin.Sila letraesmaysculaindicaqueelporcentajedeaparicinesmayor del 54% ysiesminsculaqueesinferioral54%.

El factor sigma es el responsable de que la ARN polimerasa reconozca estas secuencias y se una a ellas. La holoenzima recorre el ADN hastaencontrar las regiones -10 y -35 (secuencias promotoras) y seuneaellas,posteriormentecomienzaasepararlasdoshlicesporlaregin -10(rica en pares AT). Cuando la holoenzima ha reconocido y separado las dos hlicesseformaloquesedenomina" complejo abierto con elpromotor".

IniciacindelaTranscripcin Secuencias de regiones promotoras de E. coli

La actividad de los promotores puede modificarse por la presencia de otras secuencias estimuladoras o "enhancers" que aumentan la tasa detranscripcinopor secuencias atenuadoras que disminuyenlatasadetrasncripcin.Estassecuenciasestimuladorasy/o atenuadoras suelenestar cerca de las promotoras pero no a una distancia fija de estasypuedenejercersufuncinsobrevariospromotoresdiferentes.

Eneucarionteslainiciacindela transcripcinesmscomplejaquelade E. coli y depende de la presencia de Factores proteicos detranscripcin(TF).Lamayoradelassecuencias promotoraseucariticasseencuentranantes(o"aguasarriba")delaprimera base transcrita,aunque algunos promotores de la ARN Pol III se localizan despusdelaprimerabasetranscrita("aguasabajo").LosTFinteraccionancon lasARNpolimerasasparainiciarlatranscripcin,lospromotoresdelaARNpol IIsonlosquemuestranmayorvariacinensusecuencia,motivoporel que hay muchos TF diferentes que interaccionan con la ARN pol II para iniciar la transcripcin.ExistentrestiposdeFactoresproteicosdetranscripcin(TF):

Factores basales: necesarios para elcomienzodelasntesisdeARN.

Factoresqueactanaguasarriba : reconocensecuenciasconsensocortassituadasantesdelpuntodeiniciacincuya actividadnoestregulada, de manera que se unen a cualquier promotor que contenga estas secuencias.

Factores inducibles: reconocen secuencias consenso cortas o elementos de respuesta situadas antes del puntodeiniciacincuyaactividadsiestregulada.Estosfactoresinducibles son sintetizados o activados en diferentes tejidos y momentos del desarrollocontrolandolospatronesdetranscripcinendiferenteslugares(tejidos)ymomentos del desarrollo en los organismos.

Los promotores que tienen secuencias que solamentesonreconocidasporfactoresbasalesyfactoresqueactanaguas arriba, corresponden agenes que se expresan de manera constitutiva (se expresan siempre) en todos los tejidos. Se trata de los genes encargados del metabolismobsicodelaclulainvolucradosenelbuenfuncionamientocelular.Aestos genes se les ha denominado genes (" Housekeeping genes "), esdecir, los genes que guardan o mantienen la casa.

Los promotores de la ARN pol I (transcribe losprecursoresdelARNribosmico)tienendossecuenciasricasenparesGCy que muestran unahomologadel85%,unasecuenciade65pbdenominadancleoque incluye la primera base que se transcribe (de -45 a +20) y una segundasecuencia unos70pbantes(aguasarriba)queactacomoelemento de control y que vadesdelaposicin107ala180.

Los promotores de la ARN pol III (transcribenARNt,ARN5SyARNdetamaopequeo)contienensecuenciasde reconocimiento situadasdespusdelaprimerabasequesetranscribe(aguas abajo), a este tipo de promotores se les denomina promotores internos (estndentrodelgen). Se han encontrado en los promotores de ARN-t y ARN-5S peronosehandescritoenARNdetamaopequeo.

LospromotoresdelaARNpolIIsonms variablesquelosdelasARNpolIypolIIIperoapesardeestavariacin tienen una estructura generalbastante conservada, de manera que se han reconocidoalmenostressecuenciascannicasoconsensosituadasenlas regiones -25 ( cajaTATA, con la secuencia TATAAAA), -75 ( caja CAAT con la secuencia GGC CAATCT) y -90 ( caja GC con la secuencia GGGCGG). La cajaTATA es equivalente a la caja de Pribnow de los promotores de bacterias y se la denomina caja de Hogness.

Elpuntodeiniciacindelatranscripcin eneucariontessueleserunaadeninaflanqueadaporpirimidinas,aceptndosela existencia de unaregininiciadora(Inr)conelsiguientetipodesecuencia:Pir-Pir-C-A-Pir-Pir-Pir-Pir-Pir.

Resumen de las secuencias consenso promotoras en eucariontes5' .... GGGCGG ......... GGCCAATCT ...... TATAAAA ..... Pir-Pir-C-A-Pir-Pir-Pir-Pir-Pir ........ 3'5' ..... -90 ......... -75 ...... -25 ..... 1basestranscrita

ELONGACINDELATRANSCRIPCIN

Laelongacindelatranscripcinnonecesita del factor ,unaveziniciadalatrasncripcinelfactorsigmase sueltayelncleocentraldelaARNpolimerasa comienza a sinterizar el ARN enladireccin5'P 3'OH a partir de ribonuclesidostrifosfatolibresquesirvendesustratoalenzima.Parece ser quesevanproduciendodesenrollamientosparcialesdelADNdelareginquese esttranscribiendoyquelavelocidaddetranscripcinenE. colia37Cesde2500ribonucletidosporminuto(aproximadamente42ribonucletidosporsegundo).

TERMINACINDELATRANSCRIPCIN

LaterminacindelatranscripcinenE. coli puede tener lugar por dos mecanismos distintos:

Existencia de unas secuencias terminadorasdeunos40paresdebasesquecontienenunareginricaenpares GC seguida por una seriede6omsadeninas(A).CuandoestaregindelADN se transcribe da lugar en el ARN a una secuencia rica en pares GC seguida de 6 omsuracilos(U),lareginricaenparesGCformaunaestructuraenforma de horquilla (por autoapareamiento). Este lazo en horquillaseguido de uracilosactacomosealparalaseparacindelaARNpolimerasadelADNyterminacindelatranscripcin.

Secuencias terminadoras ricas en pares G-C que forman un lazo en horquilla, seguidas de 6 a 8uracilos.

Terminacindependientederho

Terminacindependientedelaactuacin del factor proteico rho ( )queesunhexmeroformadopor6subunidades.Los ARN quepresentansealesdeterminacindependientesderho()nosuelenpresentar el lazo en horquilla seguido de uracilos. Par que se produzcala terminacindelatranscripcin,elfactorrho()reconoceraunasecuenciaespecficadelARNdenominadasitiorut yseuniraaellaparaposteriormente tirar del ARN y soltarlo de la ARN polimerasa. Las secuencias rut suelen estar un poco antes (aguas arriba) del lugar en elque la ARNpolimerasaterminalatranscripcin.

Eneucarionteslaterminacindelatranscripcinesmscompleja.

PROCESAMIENTO DEL ARN

LosARNrecinsintetizadossuelensufrir un procesamiento posterior. Por ejemplo, en bacterias, el ARN precursor del ARN ribosmico(ARNr)esdemayortamao,sucediendoalgoparecidoconlosARN precursores de los ARN transferentes (ARN-t). Sin embargo, el ARN que se va atraduciraprotenasnosufreprocesamientoalgunoenbacterias,talycomose sintetiza comienza a traducirse. De hecho, en bacterias latranscripcinyla traduccinsonsimultneas(almismotiempo),esms,annohaterminadode transcribirse un ARN mensajero y ya se le hanunidoribosomasqueestntraducindolo.

Visualizacindelatranscripcinylatraduccinenlabacteria E. coli

Esquema de la transcripcinylatraduccinenlabacteriaE. coli

El ARN precursor del ARN transferente de bacteriastieneunaregin"lder"porelextremo5'yuna"trailer"porel extremo 3' que desaparecenduranteelprocesamientograciasalaaccindelaARNasaPydelaARNasaQ.AvecesseencuentralainformacinparadosARNtdistintos enelmismoARNprecursor,existiendoentreambosunaregin espaciadora que se transcribe, de forma que la estructura del ARN precurso es lasiguiente:5'LderARNt1 - Espaciador transcrito - ARN-t2 - Trailer 3'. Posteriormente, la ARNasa P y la ARNasa Q cortan el precursor liberandolos dos ARN transferentes.

ElnmerodecopiasdegenesdeADNr(ADN ribosmico)enbacteriasesbajoentre5y10copias.CadagendeADNrposeeun promotor yunareginterminadoraquedalugartraslatranscripcinaunARN precursordelARNribosmico(ARNr)demayortamaoqueelARNrmaduro. EL ARN precursortieneuncoeficientedesedimentacin30Seincluyeinformacinpara elARN16S,unamolculadeARNt,elARN23S y el ARN 5S. Este ARN precursor es cortado por la ARNasa III y una endonucleasa que generan tres piezas, una que contiene el precursordelARN16S(subunidadpequearibosoma)juntoconunARNt,elARN23S (subunidad grande del ribosoma) y el ARN 5S (subunidad grandedel ribosoma). DespusactalaARNasaMqueseparaelARN16SdelARNt.

Porcesamiento ARN-t de bacterias Procesamiento ARN-r de bacterias

LosgenesparaelARNribosmicoen eucariontes se encuentran repetidos en tandem del orden de cien veces en la regindelorganizadornucleolar (NOR). En el caso de la especie humana existen varios cromosomas con regiones organizadoras nucleolares, en particular, cinco paresdecromosomas,lospares13,14,15,21y22.EncadareginNORcadagen ADNrtieneunpromotoryunterminadoryestseparadodelsiguiente por una reginespaciadoraquenosetranscribe.ElARNprecursor(recintranscrito) delARNribosmicotieneuncoeficientedesedimentacin45Sysuestructuraeslasiguiente:5'LderprecursordelARN18SEspaciadortrasncrito - precursor del ARN 5,8S - Espaciadortranscrito - precursor del ARN 28S 3'. Posteriormente, diferentes ARNasas y endonuclesas producen cortes en el ARN 45S que dan lugar al ARN18Sdelasubunidadpequeadelosribosomasya los ARN 28S y 5,8S que forman parte de la subunidad grande de los ribosomas. Los genesparaelARN5Sdeeucariontesselocalizanenotraregindiferentedeloscromosomaseucariticos.

Procesamiento ARN-r de eucariontes Genes para ADN-r de la reginNOR

Sinembargo,eneucariontesademsdesufrirprocesamientosposterioresalatranscripcinlosARN funcionales que van a dar lugar a los ARN-ryARNt,tambinsufrenunprocesamiento posteriorasutranscripcinlos ARN informacionales que van a ser traducidosapolipptidos.Esteprocesamiento consta de varios pasos y tiene comoprincipalconsecuencialadisminucindeltamaodelARNhn(heterogneo nuclear)recintranscritoporprdidadevariossegmentosdelinterior.Losprincipales pasos del procesamiento del ARN-hn son los siguientes:

Adicindeunacaperuzaoproteccinpor elextremo5'PdelARNhnqueentreotrascosasloprotegedesudegradacin por dichoextremo.Estacaperuza("capping"oabreviadamentetapno"cap") consisteenlaadicindeunresiduode7metilguanosinamedianteelestablecimiento de un enlace trifosfato. Existen tres tipos de caperuzas, cap0 solamenteestmetiladalaprimerabase(laguanina),cap1estmetiladatambinlasegundabase(eseltipomsfrecuentedecaperuza)ycap2enel quetambinestmetiladalatercerabase.Otraposiblefuncindelacaperuza del extremo 5'P es la suministrar una estructura que sea reconocible por el ribosoma para iniciar latraduccin.

Adicinporelextremo3'OHdeunacola dePoliA,estacoladepoliAconsisteenlaadicinde150a200residuosde adenina por elextremo 3'OH. En primer lugar una endonucleasa corta el ARN y despusunaPoliApolimerasaaadelacoladePoliA.Lalongituddelacola dePoliAvariaeneucariontes,esde150a200nucletidosenclulasde mamferos,yde50a60residuosenlevaduras.LosARNdehistonas no tienen poliadenilacinporelextremo3'OH,sufrenunprocesamientodiferentespor eseextremo.LafuncindelacoladePoliAse cree que puede servir para evitarladegradacinpordelARNposeseextremoeintervenireneltransporte del ARN hacia el citoplasma.

Eliminacindesegmentosinterioresdel ARNhn.Losgeneseneucariontesestnfragmentados,demanera,queposeen regiones que setraducenaaminocidosenlasecuenciadelpolipptidoyque se denominan Exonesy,regionesquenosetraducenaaminocidosenelpolipptidoyquesedenominan Intrones.CuandolaregindeADN correspondienteaungensetranscribe,elARNhnrecintranscritocontiene los Exones y los Intrones, y durante el procesamiento posterior se van a eliminar los Intrones o regiones que no se traducen aaminocidosenelpolipptido.Estaeliminacindelos Intrones que tiene lugar durante el procesamiento no suele afectar al orden relativode los quetenanlosExones en el ADN.

EnadenovirussedemostrporP.A.Sharp y R. J. Roberts (1977) que el ARN-m y el ADN del gen correspondiente no coincidanconexactitudalhibridar,demaneraqueaparecanlazosdeADN monocatenarios.Portanto,habasegmentosdelADNdelgenquenoestaban representadosen el ARN-m maduro. Por consiguiente, los genes estaban fragmentados o en piezas. Por sus trabajos Sharp y Roberts recibieron el PremioNobelen1993.Posteriormente,secomproblaestructuraenIntronesy Exones(genesfragmentados)delosgeneseucariticos.Laprimeraevidencia se obtuvo con los genes de la globinadeconejoydelaovoalbminadegallina. Los genes de la globinadeconejoyratntienentres exones y dos intrones, mientras que el de la ovoalbumina de gallina tiene 7 intrones y 7 exones.

Esquema de procesamiento de un ARN-hn P. A. Sharp R. J. Roberts

A partir de eritrocitos de conejoseconseguiaislarelARNmensajeromaduro(ARNm)quellevainformacin para la -globina yelARNrecintranscritooARNheterogneonuclear(ARNhn).Tambin,fue posibleaislarelsegmentodeADNquellevalainformacinparala -globina.MediantelatcnicadeloslazosRdesarrolladaporWhiteyHogness(1977)esposible hibridarARNconADNdedoblehliceaaltastemperaturas y en presencia de formamida.Enestascondiciones,loshbridosADNARNsonmsestablesquelas molculasdeADNdoblehlice.Comoconsecuencia,elARNhibridaconlasecuenciacomplementariadeADNydesplazaalaotrahlicedeADNquequedasin aparearformandounlazoR.Sisehibrida,porunlado,elARNmdela -globina con el segmento de ADN que lo ha originado, y por otro, el ARN-hn(recintranscrito) de la -globina conelsegmentodeADNquelooriginyseanalizanlosresultadosal microscopioelectrnico,seobtienenlasiguientesimgenes:

Los resultados obtenidos indicaban que hay una zona del ARN-m maduro que no hibrida con el ADN del gen de la -globina ya que en el centrose observa laaparicindeunlazodeADNdoblehliceyaambosladoslaexistenciadedos lazosR.Sinembargo,elARNhn(recintranscrito)hibrida en toda su longitud con el ADN del gen de la -globina sin que aparezcan enelcentrozonasolazosdeADNdoblehlice.Portanto,parece que la diferenciaexistenteeneltamaodelARNhnydelARNmsedebeaqueexistira unprocesamientoqueeliminaraunapartedelcentro del ARN-hn. Estas regiones del ADN del gen de la -globina que no se traducen enaminocidosenlaprotenarecibieronelnombredeIntronesyaquellasquesse traducenenaminocidossonlosExones.Enelsiguienteesquemasedauna interpretacinalosresultadosobtenidos cuando se hibrida el ARN-m con el ADN del gen de la -globina.

Lazos R: gen de la globina de conejo Procesamiento del ARNhn de la ovoalbumina

El gen de la seroalbminaderatatiene14exonesy13intronesyelfactorVIIIde coagulacinhumanoposee26exones.Elgendelaovoalbumina de gallina tiene 7700 pares de bases entrelareginlder,lossieteintrones(1al7)ylossieteexones(AalG)queposee.El ARN-mtiene1872nucletidos,elrestohastalos7.700paresdebasesse retiraduranteelprocesamiento.Eltamaodelosintronesdeestegenvariadesdelos251pbdelintrnBhastalos1600pbdelintrnG.

HibridacindelADNdelgendelaovoalbuminaconelARN mensajeromaduro (ARN-m)

Hibridacindelgendela ovoalbumina Gen ovoalbumina: 7 intrones y 7 exones

En el gen del factorVIIIdecoagulacinhumanoeltamaodelosexonesvaraentre69y3106pbyposeeintronesdehasta32.400pb.Elnmerode intrones y exones y su tamaoesmuyvariabledeunosgenesaotrosdentrodelamismaespecie.El nmerodegenesqueposeenunsolointrnvaramuchodeunasespeciesaotras,en Levadura (Saccharomyces cerevisiae) es el 95%, en D. melanogaster el17%yenmamferosel6%.

Tambinsehandetectadointronesenlosgenesquecodifican para el ARN-r, por ejemplo en el ARN 28S en D. melanogaster . Igualmente, enARNtdeTyrenlevadurasehadetectadounintrnde14basesjustoantes delextremo3'deltripletedelanticodn.Posteriormentesehandetectado intrones en posiciones semejantes en otros ARN-t (ser, phe, leu, etc).

Laeliminacindelosintronessellevaacabomedianteun mecanismodecorteenlasregionesdepasodeexnaintrnydeintrnaexn paraeliminarlosintronesydeuninposteriordelosexonessucesivos.Estemecanismodecorteyuninharecibidoelnombrede"splicing"eningls.Cuandoseanalizanlassecuenciasdelasregionesdepasodeintrnaexnyde exnaintrnseencuentraunassecuenciasbastanteconservadas, en casi todos loscasosaparecelasecuenciaGUenelpuntodecorte5'delintrnyAGenel punto de corte 3'. Estas secuenciassonreconocidaspormolculasdeARN nuclearespequeas(ARNnp)queinteraccionanconprotenasformandopartculas ribonucleoproteicaspequeasqueconstituyenloquesehadenominadoel"espliceosoma".

Secuenciasconsensoexnintrnexn Espliceosoma

Las reacciones de corte y empalme en las que se elimina elintrnyseunenlosexonesconsecutivossondosreacciones transesterificacin,estas reacciones consisten en el intercambio de un enlace fosfidisterporotro,dandocomoresultadolaunindedosexonesconsecutivos.

PROCESAMIENTO ALTERNATIVO

Tambinsehaobservadoqueendiferentestejidosdeunmismo individuo o en el mismo tejido en diferentes momentos del desarrollo se puedenproducir procesamientos distintos del mismo ARNhn, como consecuencia en cada tejido o momento del desarrollo se produce un ARN-m madurodiferente que da lugaraunapolipptidodistinto.Unejemplodeprocesamientoalternativoeslo quesucedeeneltiroidesyenelhipotlamoenlos que el mismo ARNhn da lugar conprocesamientosdiferentesalpptidodecalcitoninaeneltiroidesyalpptidoCGRPenelhipotlamo.Otroejemplo de procesamiento alternativo es el caso del transcrito primario del gen de la tropomiosinaenmsculoestriado,msculoliso,cerebroyfibroblasto. En los dos ejemplos citados de procesamiento alternativo se mantiene el orden relativo de los exones.

Procesamiento alternativo calcitonina y CGRP Procesamiento alternativotropomiosina

AUTOPROCESAMIENTO

ExistenmuchosejemplosdemolculasdeARNquepuedenrealizar el autoprocesmiento de sus intrones sin necesidad de la ayuda de protenas.EstasmolculasdeARNquepuedenactuarcomounaenzimacon propiedadescatalticassehandenominado ribozimas. Esta capacidad deautoprocesamientodealgunosmolculasdeARNfuedescubiertaporCechycolaboradores en 1981 estudiando el ARN 35S precursor del ARN-r 26S de Tetrahymena thermophila(ciliado).LamolculadelARNr26Scontieneunintrnde400basesqueseautoprocesa.T.Cechrecibien1989 el Premio NobelporeldescubrimientosdelosARNconpropiedadescatalticas.

Autoprocesamientodeunintrn T. Cech

Existen dos tipos de intrones que se autoprocesan, los del grupo I en los que el producto de eliminacindelintrnesunamolculalinealylosdelgrupo II en los que el productodeeliminacindelintrnesunamolculaenformadelazo.Enelgrupo I se encuentran los transcritos primarios dealgunos virus que infectan a E. coli, los transcritos primarios de Tetrahymena, en mitocondrias y cloroplastos, y en algunos ARN-t primarios debacterias. En el grupo II se encuentran algunos ARN-t primarios y algunos transcritos primarios de mitocondrias y cloroplastos.

EDICINOCORRECCINDELARN

CuandoseestudilasecuenciadebasesdelARNmde cox II que codifica para la subunidad II de la citocromo c oxidasa mitocondrial delTripanosoma bruceiencontraronqueenlaposicin520habacuatro uracilos que no se encontraban presenten en la secuencia de bases delgen. Por tanto,estoscuatrouraciloshabansidoaadidosdespusdelatrasncripcin(Benney col. 1986).

LaedicinocorreccindelosARNsehadescritoendiferentesespecies(protozoos,hongos,plantasymamferos),enorgnulos(mitocondrias ycloroplatos)yenelncleo.Ademsseproducetantoenregiones codificantes(exones)comonocodificantes(intrones).LacorreccinoedicindelARNpuedeproducirseporadicindebasesnitrogenadas,prdidadebases nitrogenadasoporsustitucindebasesdespusdelatranscripcin.

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PROCESOSGENTICOSDELASNTESISDEPROTENAS:LATRANSCRIPCIN

Jacob Monod Cech Pribnow

FundamentoCentraldelaBiologaMolecular:"DogmacentraldelaBiologaMolecular".

Transcripcin.

Las ARN polimerasas y los diferentes tipos de ARN.

Caractersticasdelatranscripcin:complementaridad,direccinyasimetra.

Iniciacindelatranscripcin.

Elongacindelatranscripcin.

Terminacindelatranscripcin.

Procesamiento del ARN.

Procesamiento alternativo.

Autoprocesamiento.

EdicinocorreccindelARN.

FUNDAMENTO CENTRALDELABIOLOGAMOLECULAR

Laaceptacindelahiptesisdela secuencia propuesta por Crick (1958) significaba por un lado la existencia de un cdigooclavequepermitiera pasar de un lenguaje escrito con cuatro letras (las cuatro bases nitrogenadas) en el ADN a un leguaje escrito con 20 letras (losaminocidos)enlasprotenas.Porotrolado,significabalaexistenciade unaseriedeprocesosquerealizaranenlaclulaeltrabajodepasardeuna estructuraqumicacomoladeloscidosnucleicosaunaestructuraqumicacomo ladelasprotenas.Yahemosvistoenelcaptuloanteriorlascaractersticasdelcdigooclavegenticaysudesciframiento,ahoravamosaestudiarlosprocesosgenticosdelasntesisdeprotenas.

Teniendoencuentaqueenlasclulas eucariontesloscromosomas(materialgenticoorganizado)seencuentranenel ncleoyquelainformacinquecontienenloscromosomas(losgenes)seexpresa enelcitoplasma,sesupusoquetendraquehaberalgunamolculaintermediaria enelflujodelainformacindesdeelADNalasprotenas.JacobyMonoden 1961propusieronlaHiptesisdelmensajero:"debeexistirunamolculaque transportelainformacinfielmentedesdeelADNhastalasprotenas".Enese mismoaoBrennerycolaboradores(1961) demostraron la existencia del este intermediarioqueresultserunamolculadecidoribonucleicoquesedenomin ARN mensajero(ARNm).Posteriormente,elARNmtenaquesertraducidoaprotena.

Jacob Monod Brenner

BasndoseenestostrabajosCrick(1970) alumbrlaideadeunsistemafundamentaldemantenimientoyflujodela informacingenticaenlosorganismosvivosquedenomin Dogma Central de la BiologaMolecular .Demaneraquelainformacingenticacontenidaenel ADN semantiene mediante su capacidad de replicacin.LainformacincontenidaenelADNseexpresadandolugaraprotenas,mediantelosprocesosde transcripcin,pasoporelquelainformacinsetransfiereaunamolculadeARNmensajero(ARNm)y,medianteelprocesodelatraduccinelmensajetransportadoporelARNmsetraduceaprotena.

F. Crick "Dogma Central de la BiologaMolecular"

Este esquema central de flujo de la informacinprontofuemodificado,yaqueenalgunosviruscuyomaterial hereditarioesARN,lainformacinseconservaomantienemediantereplicacin delARN.Adems,tambinsecomprobquelainformacinnovasiempredelADN hacia el ARN(ADNARN), en algunos casos la informacinpuedefluirdelARNhaciaelADN(ARN ADN), es decir sintetizar ADN tomando como moldeARN,teniendolugarelfenmenodela transcripcininversa.H.TeminrecibielPremioNobelen1975porsusdescubrimientosenrelacinconla interaccinentrelosvirustumoralesyelmaterialgenticoenlaclula,en particularporeldescubrimientodelatranscripcininversaenvirusARN-ADN.

Temin Modificaciones del "Dogma CentraldelaBiologaMolecular"

Por tal causa, en una ciencia como la Genticanodeberaemplearselapalabra"dogma"yaquecomoacabamosdeveren muy poco tiempo elfundamentocentraldelaBiologaMolecularpropuestoporCricktuvoquesermodificado.

TRANSCRIPCIN

Latranscripcinconsisteenlasntesis deARNtomandocomomoldeADNysignificaelpasodelainformacincontenida en el ADN hacia elARN.LatransferenciadelainformacindelADNhaciaelARNse realiza siguiendo las reglas de complementaridad de las bases nitrogenadas yessemejantealprocesodetranscripcindetextos,motivoporelqueha recibidoestenombre.ElARNproductodelatranscripcinrecibeelnombre de transcrito.

Enlasbacteriaslatranscripcinyla traduccintienenlugarenelcitoplasmabacterianoyalmismotiempo,son simultneas.Sinembargo,eneucarionteslatranscripcintienelugarenelncleoylatraduccinenelcitoplasma.

Mediante experimentos de pulso y caza, se suministranprecursoresradiactivosquemarcanespecficamenteelARN(uridina tritiada) a lasclulasduranteunbreveperododetiempo(pulso).Unavezque lasclulashanincorporadolauridinatritiadasetransfierenaunmedioconprecursores sin marcar (caza). De este forma es posible seguir el destino del ARNmarcadoduranteelpulso,yaquelasntesisdelnuevoARNseproduce con precursoressinmarcar(uridinanormal).Lasmuestrasdeclulastomadasdespus delacaza,mostrabanmarcajeenelncleo,indicandoqueARNsesintetizaall, sinembargo,lasmuestrasdeclulastomadasdespusdelacazamostrabanel marcaje radiactivo en elcitoplasma. Por tanto, parece que el ARN se sintetiza enelncleoysetransportaposteriormentealcitoplasma.

Experimento de pulso y cazaconprecursoresradictivos(uridinatritiada)

Eucariontes:transcripcinenelncleoytraduccinenelcitoplasma

Volkin y Astrachan (1957) demostraron que despusdelainfeccinde E. coli por el fago T2 aumenta la sntesisdeARNyqueesteARNinducidoporlainfeccindeT2tieneunavidamedia muy corta. Infectaron bacterias con el fago T2 en un medio que contenauridinatritiada,basenitrogenadaespecficadelARN(pulso),y despuslaspasaronaunmedioconuridinanormalnomarcada(caza).ElARN recuperadodespusdelpulsoestabamarcado,peroelobtenidodespusdelacaza noloestaba,loqueindicabaqueelARNtenaunavidamediamuycorta.Porltimocuandosecomparelporcentajedelosdiferentestiposdenucletidos delARNsintetizadoinmediatamentedespusdelainfeccinporT2 y del ADNdelfago,seobservqueeramuyparecido,sugiriendoesteresultadoqueel ARNsintetizadodespusdelainfeccinpor T2procedadelADNdelfago.

LAS ARN POLIMERASAS Y LOS DISTINTOS TIPOS DE ARN

ElARNsueletenerunasolahliceo cadenadenucletidospudiendoformarunaampliagamaestructuras tridimensionales diferentes. El ARNcontienecomoazcaralaribosaylasbases nitrogenadas mayoritarias que posee son adenina (A), guanina (G), citosina (C) y uracilo (U). Portanto,eluracilo(U)escaractersticodelARN.Tambinsehan encontrado bases poco frecuentes que forman parte del ARN, como son: lapseudouridina(),metilguanosina(mG),dimetilguanosina (m2G), metilinosina (mI) y dihidrouridina (DHU, UH2).

Enlasclulasexistendiferentestiposde ARN.Porunladoestnlos ARN funcionales,oARNquetienenunafuncin oactividadenlaclulayquenosetraducenaprotena.DentrodeestacategoraestnelARNribosmico (ARN-r) que forma parte de los ribosomas que intervienen en latraduccin,losARN transferentes (ARN-t) cuyafuncinestransportaralosaminocidosduranteelprocesodetraduccin, los ARN nuclearespequeos(ARNnp)queinteraccionanconprotenas formandoloscomplejosderibonucleoprotenasnecesariosparaelprocesamiento de lostranscritosenelncleoylos ARNcitoplsmicospequeos (ARNcp) queintervieneneneltrasportedelospolipptidosenlasclulaseucariticas.

Porotrolado,estnlosARN informativosquesonlosquesevanatraduciraprotenas.EstosARN informativos son los ARN mensajeros (ARN-m). En bacterias el transcrito primario, tal y como se sintetiza ya es el ARN-m maduro que se traduceaprotenas.Eneucariontes,elARNrecintranscrito se denomina ARN heterogneonuclear (ARN-hn) y es un pre-ARN-m que es procesado antes de convertirse en el ARN-m maduro queposteriormentesetraduciraprotena.

En bacterias, existe solamente una ARN polimerasaqueescapazdesintetizartodoslostiposdeARN,elribosmico,el transferente y losmensajeros. La ARN polimerasa de E. coliestformadaporvariospolipptidos,elncleocentraldelenzimatienedoscadenas de tipo (pesomolecular de 40.000), una (peso molecular de 155.000) otra ' (pesomolecularde165.000).Adems,laenzimacompletauholoenzimatienelasubunidad o factor (peso molecular de 95.000)que es necesario para iniciar latranscripcin.Lasubunidad unavezinciadalatranscripcinse libera y el ncleocentralprosigueconlaelongacindelARN.

ARN Polimerasa de E. coli: subunidades ARNmpolicistrnico:opernlactosa

En bacterias, con mucha frecuencia, los ARNmsonpolignicosopolicistrnicos,demaneraqueunsoloARNmcontiene informacinparalasntesisdevariospolipptidosdistintos.Habitualmentesetratadegenesquecompartenunsistemacomnquecontrolasuexpresin(opern).

Sin embargo, en eucariontes hay diferentes polimerasas encargadas de sintetizar distintos tipos de ARN.

La ARN polimerasa I sintetiza los precursoresdelARNribosmico(ARNr).

La ARN polimerasa II produce ARN heterogneonuclear(ARNhn)quetraselprocesamientodalugaralosARNmensajeros (ARN-m) quesetraducenaprotenas.

La ARN polimerasa III transcribe los precursores de los ARN transferentes (ARN-t), los ARN nucleares y citoplsmicosdepequeotamaoylosgenesparaelARN5Squeformapartedelasubunidad grande de los ribosomas.

LasARNpolimerasaseucariticassonbastantemscomplejasquelasdeE. coli, poseen subunidades semejantes o correspondientes a las deE. coli y otras que no lo son.

Las ARN polimerasas o trasncriptasas, a diferenciadeloqueocurreconlasADNpolimerasas,carecendefuncin"correctora de pruebas". Estadiferencia se debe en primer lugar a que los transcritos soncortosylaprobabilidaddequeunodelosARNposeaunaalteracinesbaja, y ensegundo lugar a que la vida media de los ARN es corta y pronto se vuelve a sintetizar otro ARN nuevo. Por consiguiente el que exista un ARN conunaalteracinnoesgrave yaquedurarpocoyserremplazadoprontoporotronuevosinlaalteracin.Sinembargo,unerrorenlareplicacindel ADN puede transmitirse a todaslasclulasquederivenpordivisindelaclulaafectada.

EneucarionteslosARNmsonmonognicoso monocistrnicos,demaneraqueunARNmcontieneinformacinparasintetizarun solopolipptido.

CARACTERSTICASDELATRANSCRIPCIN:COMPLEMENTARIDAD,DIRECCINYASIMETRA

Seguidamente vamos a ver las principales caractersticasdelatranscripcin.

Complementaridad: El parecido entre el ADN yelARNsugierequelatranscripcinprobablementeestabasadaenlasreglasdecomplementaridaddelasbasesnitrogenadasaligualquelareplicacindelADN. De manera que la ARN polimerasa o enzima encargadade llevar a cabo la transcripcintomacomomoldeelADNparasintetizarARNysiguelasreglasde complementaridad, la A del ADNempareja con U del ARN, la G con C, la C con G y laTconA.Existenexperimentosquedemuestranquelaproporcin(A+U)/G+C)delARNessimilaralaproporcin(A+T)/(G+C)delADN.Enlasiguientetablase muestralaproporcindenucletidosdediferentesADNsydesuscorrespondientes transcritos:

Origen del ADN (A+T)/(G+C) del ADN (A+U)/(G+C) del ARN

Fago T2 1.84 1.86

Vaca 1.35 1.40

Micrococcus (bacteria) 0.39 0.49

En la siguiente figura, se ilustra que la secuenciadebasesenelARNescomplementariaalasecuenciadelahlice codificadora e igual a lasecuenciadelahliceestabilizadora,cambiandoTporU.

La secuencia de bases del ARN es complementariaalasecuenciadelahlicecodificadora

Otra manera de comprobar que existe complementaridadentreelADNyelARNesrealizarexperimentosdehibridacin, de manera que el ADNse desnaturaliza y se mezcla con el ARN que se sintetiza en supresencia,cuandosellevaacabolarenaturalizacin(medianteun enfriamientolento),seproducenhbridosADNARN.Lasmolculashbridas ADNARNsepuedendistinguirmediantecentrifugacinengradientedeCsClyaque presentanunadensidaddiferentealadelasdobleshlicesADNADN.La aparcicindemolculashbridasADNARNsoloesposiblesiexisten segmentos largos de complementarios, por tanto estos resultados indican que el transcrito es complementario del ADN parental.

Ladireccin en la que las ARN polimerasassintetizanARNessiempre5'P3'OH,esdecirelARNproductodela transcripcincrecesolamenteenestadireccin.RecuerdequeladireccinenlaquelasADNpolimerasassintetizanADNestambinlamisma5'P3'OH.

Asimetradelatranscripcin: la asimetradelatranscripcinsignificaquesolamentesetranscribeparacada genunadelasdoshlicesdeADN,lahlicequesetomacomomoldepara producir el ADN se la denomina hlicecodificadoraohlicecon sentidoylaotrahlicede ADN, la que no se transcribe, se la denomina hliceestabilizadora o hlicesinsentido.

Direccinyasimetradelatranscripcin

Por ejemplo, Marmur y Greenspan (1963) comprobaron que en el fago SP8 que infecta a Bacillus subtilis, las dos hlicesdesuADNsepuedensepararmediantedesnaturalizacin,enfriamiento rpidoparamantenerlasseparadasyposteriorcentrifugacinengradientede densidad deCsCl.Porconsiguiente,estevirusposeeunahliceligera(L)y otrahlicepesada(H)condistintarelacindepurinas/pirimidinas.Siserenaturaliza(enfriamientolento)elARNsintetizadodespusdelainfeccinde B. subtillis por el virus y se hibrida por separado con el ADN de lahliceLyconelADNdelahliceH,sepuedecomprobarqueelARNsolamente hbridaconelADNdelahliceH.Portanto,enelvirusSP8todos los genessetranscribenutilizandocomomolde(hlicecodificadora)lahliceH.Latranscripcinesasimtrica.

Hayashi y col. (1963) demostraron que el fago X174cuyomaterialhereditarioesADNcirculardeunahlice, denominadahlice(+),cuandoinfecta a E. coli, pasa por una forma replicativadedoblehlice,lanuevahlicedeADNsintetizadadespusdela infeccinselallamahlice().Lahlice()sirvedemoldedurantelas ltimasetapasdelainfeccinparaproducirmedianteuna replicacinasimtricanuevashlices(+)delADNdelvirusqueseintroducirnenel interiordelascpsidesyaformadas.Asuvez,comprobaronqueelARNquese sintetiza inmediatamentedespusdeinfectara E. coli , solamente hibrida conelADNdelahlice().Porconsiguiente,todoslosgenesdeestevirusse transcribenutilizandocomomolde(hlicecodificadora)lahlice().Latranscripcinesasimtrica.

Fago SP8 FagoX174

En otros fagos, como el bacteriofago T4, sehacomprobadoquepartedelosgenessetranscribenapartirdeunahlicey otro grupo de genesutiliza como codificadora a la otra cadena. Estos resultados se pueden explicar suponiendo que inicialmente todos los genes del fago setranscribanutilizandosolamenteunadelashlicesyqueposteriormentese produjounainversin(seinvierteelordendeungrupodegenesmediante dos girosperpendicularesde180,ungiroqueinviertelasecuenciayotrogiro perpendicular al anterior para mantener la polaridad dela hebras del ADN). Como consecuencia,despusdelainversinelgrupodegenesdelsegmentoinvertido utiliza como codificadora la otrahlice.

Inversin SituacinenelfagoT4

En los organismos eucariontes, para cada gen solamente se transcribe un hebra de ADN (la codificadora), de forma que genes distintos delmismocromosomapuedenutilizarcomocodificadoraunahlicediferente a la de otros genes.

INICIACINDELATRANSCRIPCIN

Eliniciodelatranscripcinnecesitaque el factor estunidoalncleocentraldelaARNpolimerasa.Existenunas secuencias de ADNespecficasynecesariasparaquelaholoenzima reconozcaellugardecomienzodelatranscripcin,dichassecuencias especficassedenominansecuenciaspromotoras.Pribnow(1975)aislysecuenci las regiones de ADN que quedaban protegidas por la ARN polimerasadespusdesometerlasadigestinconADNasapancretica.Siguiendoestemtodose secuenciaron los primeros promotores de fagos comoel T7 y l,ydelpromotordelopern lactosa.Pribnowobservunasecuenciadeunos7paresdebasesquese encontraba 10 bases antes de laprimeraquesetranscribeyqueaparecaenla mayoradelosfragmentosprotegidosporlaARNpolimerasa.Estasecuenciasela denominCaja de Pribnow y es: 5' TATPuATPu 3'.

Secuencias promotoras consenso de E. coli y eucariontes Pribnow

Cuando se analizan las secuencias de las regiones anteriores a la primera base que se transcribe aparecen dos regiones cortas que muestranunparecidoosimilitudbastantegrande,laprimeraregin se encuentra 10 bases antes de la primera que se transcribe ( Caja de Pribnow ) y lasegunda se localiza 35 bases antes. El estudio de muchas regiones promotoras de diferentes genes permite determinar las secuencias queaparecen con mayor frecuencia y establecer lo que se denomina las secuencias promotoras consenso o ideales.

Los resultados obtenidos en E. coli despusdeanalizar100regionespromotorassonlossiguientes:

Secuencias consenso promotoras en E.coli5' ....... T82T84G78A65C54a45 ................ T80A95t45A60a50T96 ...................CAT .............. 3'

5' ....... -35 ................ -10 ................... 1basestranscritaElsubndiceindicaelporcentajedeaparicindelabasemsfrecuentedeesaposicin.Sila letraesmaysculaindicaqueelporcentajedeaparicinesmayor del 54% ysiesminsculaqueesinferioral54%.

El factor sigma es el responsable de que la ARN polimerasa reconozca estas secuencias y se una a ellas. La holoenzima recorre el ADN hastaencontrar las regiones -10 y -35 (secuencias promotoras) y seuneaellas,posteriormentecomienzaasepararlasdoshlicesporlaregin -10(rica en pares AT). Cuando la holoenzima ha reconocido y separado las dos hlicesseformaloquesedenomina" complejo abierto con elpromotor".

IniciacindelaTranscripcin Secuencias de regiones promotoras de E. coli

La actividad de los promotores puede modificarse por la presencia de otras secuencias estimuladoras o "enhancers" que aumentan la tasa detranscripcinopor secuencias atenuadoras que disminuyenlatasadetrasncripcin.Estassecuenciasestimuladorasy/o atenuadoras suelenestar cerca de las promotoras pero no a una distancia fija de estasypuedenejercersufuncinsobrevariospromotoresdiferentes.

Eneucarionteslainiciacindela transcripcinesmscomplejaquelade E. coli y depende de la presencia de Factores proteicos detranscripcin(TF).Lamayoradelassecuencias promotoraseucariticasseencuentranantes(o"aguasarriba")delaprimera base transcrita,aunque algunos promotores de la ARN Pol III se localizan despusdelaprimerabasetranscrita("aguasabajo").LosTFinteraccionancon lasARNpolimerasasparainiciarlatranscripcin,lospromotoresdelaARNpol IIsonlosquemuestranmayorvariacinensusecuencia,motivoporel que hay muchos TF diferentes que interaccionan con la ARN pol II para iniciar la transcripcin.ExistentrestiposdeFactoresproteicosdetranscripcin(TF):

Factores basales: necesarios para elcomienzodelasntesisdeARN.

Factoresqueactanaguasarriba : reconocensecuenciasconsensocortassituadasantesdelpuntodeiniciacincuya actividadnoestregulada, de manera que se unen a cualquier promotor que contenga estas secuencias.

Factores inducibles: reconocen secuencias consenso cortas o elementos de respuesta situadas antes del puntodeiniciacincuyaactividadsiestregulada.Estosfactoresinducibles son sintetizados o activados en diferentes tejidos y momentos del desarrollocontrolandolospatronesdetranscripcinendiferenteslugares(tejidos)ymomentos del desarrollo en los organismos.

Los promotores que tienen secuencias que solamentesonreconocidasporfactoresbasalesyfactoresqueactanaguas arriba, corresponden agenes que se expresan de manera constitutiva (se expresan siempre) en todos los tejidos. Se trata de los genes encargados del metabolismobsicodelaclulainvolucradosenelbuenfuncionamientocelular.Aestos genes se les ha denominado genes (" Housekeeping genes "), esdecir, los genes que guardan o mantienen la casa.

Los promotores de la ARN pol I (transcribe losprecursoresdelARNribosmico)tienendossecuenciasricasenparesGCy que muestran unahomologadel85%,unasecuenciade65pbdenominadancleoque incluye la primera base que se transcribe (de -45 a +20) y una segundasecuencia unos70pbantes(aguasarriba)queactacomoelemento de control y que vadesdelaposicin107ala180.

Los promotores de la ARN pol III (transcribenARNt,ARN5SyARNdetamaopequeo)contienensecuenciasde reconocimiento situadasdespusdelaprimerabasequesetranscribe(aguas abajo), a este tipo de promotores se les denomina promotores internos (estndentrodelgen). Se han encontrado en los promotores de ARN-t y ARN-5S peronosehandescritoenARNdetamaopequeo.

LospromotoresdelaARNpolIIsonms variablesquelosdelasARNpolIypolIIIperoapesardeestavariacin tienen una estructura generalbastante conservada, de manera que se han reconocidoalmenostressecuenciascannicasoconsensosituadasenlas regiones -25 ( cajaTATA, con la secuencia TATAAAA), -75 ( caja CAAT con la secuencia GGC CAATCT) y -90 ( caja GC con la secuencia GGGCGG). La cajaTATA es equivalente a la caja de Pribnow de los promotores de bacterias y se la denomina caja de Hogness.

Elpuntodeiniciacindelatranscripcin eneucariontessueleserunaadeninaflanqueadaporpirimidinas,aceptndosela existencia de unaregininiciadora(Inr)conelsiguientetipodesecuencia:Pir-Pir-C-A-Pir-Pir-Pir-Pir-Pir.

Resumen de las secuencias consenso promotoras en eucariontes5' .... GGGCGG ......... GGCCAATCT ...... TATAAAA ..... Pir-Pir-C-A-Pir-Pir-Pir-Pir-Pir ........ 3'5' ..... -90 ......... -75 ...... -25 ..... 1basestranscrita

ELONGACINDELATRANSCRIPCIN

Laelongacindelatranscripcinnonecesita del factor ,unaveziniciadalatrasncripcinelfactorsigmase sueltayelncleocentraldelaARNpolimerasa comienza a sinterizar el ARN enladireccin5'P 3'OH a partir de ribonuclesidostrifosfatolibresquesirvendesustratoalenzima.Parece ser quesevanproduciendodesenrollamientosparcialesdelADNdelareginquese esttranscribiendoyquelavelocidaddetranscripcinenE. colia37Cesde2500ribonucletidosporminuto(aproximadamente42ribonucletidosporsegundo).

TERMINACINDELATRANSCRIPCIN

LaterminacindelatranscripcinenE. coli puede tener lugar por dos mecanismos distintos:

Existencia de unas secuencias terminadorasdeunos40paresdebasesquecontienenunareginricaenpares GC seguida por una seriede6omsadeninas(A).CuandoestaregindelADN se transcribe da lugar en el ARN a una secuencia rica en pares GC seguida de 6 omsuracilos(U),lareginricaenparesGCformaunaestructuraenforma de horquilla (por autoapareamiento). Este lazo en horquillaseguido de uracilosactacomosealparalaseparacindelaARNpolimerasadelADNyterminacindelatranscripcin.

Secuencias terminadoras ricas en pares G-C que forman un lazo en horquilla, seguidas de 6 a 8uracilos.

Terminacindependientederho

Terminacindependientedelaactuacin del factor proteico rho ( )queesunhexmeroformadopor6subunidades.Los ARN quepresentansealesdeterminacindependientesderho()nosuelenpresentar el lazo en horquilla seguido de uracilos. Par que se produzcala terminacindelatranscripcin,elfactorrho()reconoceraunasecuenciaespecficadelARNdenominadasitiorut yseuniraaellaparaposteriormente tirar del ARN y soltarlo de la ARN polimerasa. Las secuencias rut suelen estar un poco antes (aguas arriba) del lugar en elque la ARNpolimerasaterminalatranscripcin.

Eneucarionteslaterminacindelatranscripcinesmscompleja.

PROCESAMIENTO DEL ARN

LosARNrecinsintetizadossuelensufrir un procesamiento posterior. Por ejemplo, en bacterias, el ARN precursor del ARN ribosmico(ARNr)esdemayortamao,sucediendoalgoparecidoconlosARN precursores de los ARN transferentes (ARN-t). Sin embargo, el ARN que se va atraduciraprotenasnosufreprocesamientoalgunoenbacterias,talycomose sintetiza comienza a traducirse. De hecho, en bacterias latranscripcinyla traduccinsonsimultneas(almismotiempo),esms,annohaterminadode transcribirse un ARN mensajero y ya se le hanunidoribosomasqueestntraducindolo.

Visualizacindelatranscripcinylatraduccinenlabacteria E. coli

Esquema de la transcripcinylatraduccinenlabacteriaE. coli

El ARN precursor del ARN transferente de bacteriastieneunaregin"lder"porelextremo5'yuna"trailer"porel extremo 3' que desaparecenduranteelprocesamientograciasalaaccindelaARNasaPydelaARNasaQ.AvecesseencuentralainformacinparadosARNtdistintos enelmismoARNprecursor,existiendoentreambosunaregin espaciadora que se transcribe, de forma que la estructura del ARN precurso es lasiguiente:5'LderARNt1 - Espaciador transcrito - ARN-t2 - Trailer 3'. Posteriormente, la ARNasa P y la ARNasa Q cortan el precursor liberandolos dos ARN transferentes.

ElnmerodecopiasdegenesdeADNr(ADN ribosmico)enbacteriasesbajoentre5y10copias.CadagendeADNrposeeun promotor yunareginterminadoraquedalugartraslatranscripcinaunARN precursordelARNribosmico(ARNr)demayortamaoqueelARNrmaduro. EL ARN precursortieneuncoeficientedesedimentacin30Seincluyeinformacinpara elARN16S,unamolculadeARNt,elARN23S y el ARN 5S. Este ARN precursor es cortado por la ARNasa III y una endonucleasa que generan tres piezas, una que contiene el precursordelARN16S(subunidadpequearibosoma)juntoconunARNt,elARN23S (subunidad grande del ribosoma) y el ARN 5S (subunidad grandedel ribosoma). DespusactalaARNasaMqueseparaelARN16SdelARNt.

Porcesamiento ARN-t de bacterias Procesamiento ARN-r de bacterias

LosgenesparaelARNribosmicoen eucariontes se encuentran repetidos en tandem del orden de cien veces en la regindelorganizadornucleolar (NOR). En el caso de la especie humana existen varios cromosomas con regiones organizadoras nucleolares, en particular, cinco paresdecromosomas,lospares13,14,15,21y22.EncadareginNORcadagen ADNrtieneunpromotoryunterminadoryestseparadodelsiguiente por una reginespaciadoraquenosetranscribe.ElARNprecursor(recintranscrito) delARNribosmicotieneuncoeficientedesedimentacin45Sysuestructuraeslasiguiente:5'LderprecursordelARN18SEspaciadortrasncrito - precursor del ARN 5,8S - Espaciadortranscrito - precursor del ARN 28S 3'. Posteriormente, diferentes ARNasas y endonuclesas producen cortes en el ARN 45S que dan lugar al ARN18Sdelasubunidadpequeadelosribosomasya los ARN 28S y 5,8S que forman parte de la subunidad grande de los ribosomas. Los genesparaelARN5Sdeeucariontesselocalizanenotraregindiferentedeloscromosomaseucariticos.

Procesamiento ARN-r de eucariontes Genes para ADN-r de la reginNOR

Sinembargo,eneucariontesademsdesufrirprocesamientosposterioresalatranscripcinlosARN funcionales que van a dar lugar a los ARN-ryARNt,tambinsufrenunprocesamiento posteriorasutranscripcinlos ARN informacionales que van a ser traducidosapolipptidos.Esteprocesamiento consta de varios pasos y tiene comoprincipalconsecuencialadisminucindeltamaodelARNhn(heterogneo nuclear)recintranscritoporprdidadevariossegmentosdelinterior.Losprincipales pasos del procesamiento del ARN-hn son los siguientes:

Adicindeunacaperuzaoproteccinpor elextremo5'PdelARNhnqueentreotrascosasloprotegedesudegradacin por dichoextremo.Estacaperuza("capping"oabreviadamentetapno"cap") consisteenlaadicindeunresiduode7metilguanosinamedianteelestablecimiento de un enlace trifosfato. Existen tres tipos de caperuzas, cap0 solamenteestmetiladalaprimerabase(laguanina),cap1estmetiladatambinlasegundabase(eseltipomsfrecuentedecaperuza)ycap2enel quetambinestmetiladalatercerabase.Otraposiblefuncindelacaperuza del extremo 5'P es la suministrar una estructura que sea reconocible por el ribosoma para iniciar latraduccin.

Adicinporelextremo3'OHdeunacola dePoliA,estacoladepoliAconsisteenlaadicinde150a200residuosde adenina por elextremo 3'OH. En primer lugar una endonucleasa corta el ARN y despusunaPoliApolimerasaaadelacoladePoliA.Lalongituddelacola dePoliAvariaeneucariontes,esde150a200nucletidosenclulasde mamferos,yde50a60residuosenlevaduras.LosARNdehistonas no tienen poliadenilacinporelextremo3'OH,sufrenunprocesamientodiferentespor eseextremo.LafuncindelacoladePoliAse cree que puede servir para evitarladegradacinpordelARNposeseextremoeintervenireneltransporte del ARN hacia el citoplasma.

Eliminacindesegmentosinterioresdel ARNhn.Losgeneseneucariontesestnfragmentados,demanera,queposeen regiones que setraducenaaminocidosenlasecuenciadelpolipptidoyque se denominan Exonesy,regionesquenosetraducenaaminocidosenelpolipptidoyquesedenominan Intrones.CuandolaregindeADN correspondienteaungensetranscribe,elARNhnrecintranscritocontiene los Exones y los Intrones, y durante el procesamiento posterior se van a eliminar los Intrones o regiones que no se traducen aaminocidosenelpolipptido.Estaeliminacindelos Intrones que tiene lugar durante el procesamiento no suele afectar al orden relativode los quetenanlosExones en el ADN.

EnadenovirussedemostrporP.A.Sharp y R. J. Roberts (1977) que el ARN-m y el ADN del gen correspondiente no coincidanconexactitudalhibridar,demaneraqueaparecanlazosdeADN monocatenarios.Portanto,habasegmentosdelADNdelgenquenoestaban representadosen el ARN-m maduro. Por consiguiente, los genes estaban fragmentados o en piezas. Por sus trabajos Sharp y Roberts recibieron el PremioNobelen1993.Posteriormente,secomproblaestructuraenIntronesy Exones(genesfragmentados)delosgeneseucariticos.Laprimeraevidencia se obtuvo con los genes de la globinadeconejoydelaovoalbminadegallina. Los genes de la globinadeconejoyratntienentres exones y dos intrones, mientras que el de la ovoalbumina de gallina tiene 7 intrones y 7 exones.

Esquema de procesamiento de un ARN-hn P. A. Sharp R. J. Roberts

A partir de eritrocitos de conejoseconseguiaislarelARNmensajeromaduro(ARNm)quellevainformacin para la -globina yelARNrecintranscritooARNheterogneonuclear(ARNhn).Tambin,fue posibleaislarelsegmentodeADNquellevalainformacinparala -globina.MediantelatcnicadeloslazosRdesarrolladaporWhiteyHogness(1977)esposible hibridarARNconADNdedoblehliceaaltastemperaturas y en presencia de formamida.Enestascondiciones,loshbridosADNARNsonmsestablesquelas molculasdeADNdoblehlice.Comoconsecuencia,elARNhibridaconlasecuenciacomplementariadeADNydesplazaalaotrahlicedeADNquequedasin aparearformandounlazoR.Sisehibrida,porunlado,elARNmdela -globina con el segmento de ADN que lo ha originado, y por otro, el ARN-hn(recintranscrito) de la -globina conelsegmentodeADNquelooriginyseanalizanlosresultadosal microscopioelectrnico,seobtienenlasiguientesimgenes:

Los resultados obtenidos indicaban que hay una zona del ARN-m maduro que no hibrida con el ADN del gen de la -globina ya que en el centrose observa laaparicindeunlazodeADNdoblehliceyaambosladoslaexistenciadedos lazosR.Sinembargo,elARNhn(recintranscrito)hibrida en toda su longitud con el ADN del gen de la -globina sin que aparezcan enelcentrozonasolazosdeADNdoblehlice.Portanto,parece que la diferenciaexistenteeneltamaodelARNhnydelARNmsedebeaqueexistira unprocesamientoqueeliminaraunapartedelcentro del ARN-hn. Estas regiones del ADN del gen de la -globina que no se traducen enaminocidosenlaprotenarecibieronelnombredeIntronesyaquellasquesse traducenenaminocidossonlosExones.Enelsiguienteesquemasedauna interpretacinalosresultadosobtenidos cuando se hibrida el ARN-m con el ADN del gen de la -globina.

Lazos R: gen de la globina de conejo Procesamiento del ARNhn de la ovoalbumina

El gen de la seroalbminaderatatiene14exonesy13intronesyelfactorVIIIde coagulacinhumanoposee26exones.Elgendelaovoalbumina de gallina tiene 7700 pares de bases entrelareginlder,lossieteintrones(1al7)ylossieteexones(AalG)queposee.El ARN-mtiene1872nucletidos,elrestohastalos7.700paresdebasesse retiraduranteelprocesamiento.Eltamaodelosintronesdeestegenvariadesdelos251pbdelintrnBhastalos1600pbdelintrnG.

HibridacindelADNdelgendelaovoalbuminaconelARN mensajeromaduro (ARN-m)

Hibridacindelgendela ovoalbumina Gen ovoalbumina: 7 intrones y 7 exones

En el gen del factorVIIIdecoagulacinhumanoeltamaodelosexonesvaraentre69y3106pbyposeeintronesdehasta32.400pb.Elnmerode intrones y exones y su tamaoesmuyvariabledeunosgenesaotrosdentrodelamismaespecie.El nmerodegenesqueposeenunsolointrnvaramuchodeunasespeciesaotras,en Levadura (Saccharomyces cerevisiae) es el 95%, en D. melanogaster el17%yenmamferosel6%.

Tambinsehandetectadointronesenlosgenesquecodifican para el ARN-r, por ejemplo en el ARN 28S en D. melanogaster . Igualmente, enARNtdeTyrenlevadurasehadetectadounintrnde14basesjustoantes delextremo3'deltripletedelanticodn.Posteriormentesehandetectado intrones en posiciones semejantes en otros ARN-t (ser, phe, leu, etc).

Laeliminacindelosintronessellevaacabomedianteun mecanismodecorteenlasregionesdepasodeexnaintrnydeintrnaexn paraeliminarlosintronesydeuninposteriordelosexonessucesivos.Estemecanismodecorteyuninharecibidoelnombrede"splicing"eningls.Cuandoseanalizanlassecuenciasdelasregionesdepasodeintrnaexnyde exnaintrnseencuentraunassecuenciasbastanteconservadas, en casi todos loscasosaparecelasecuenciaGUenelpuntodecorte5'delintrnyAGenel punto de corte 3'. Estas secuenciassonreconocidaspormolculasdeARN nuclearespequeas(ARNnp)queinteraccionanconprotenasformandopartculas ribonucleoproteicaspequeasqueconstituyenloquesehadenominadoel"espliceosoma".

Secuenciasconsensoexnintrnexn Espliceosoma

Las reacciones de corte y empalme en las que se elimina elintrnyseunenlosexonesconsecutivossondosreacciones transesterificacin,estas reacciones consisten en el intercambio de un enlace fosfidisterporotro,dandocomoresultadolaunindedosexonesconsecutivos.

PROCESAMIENTO ALTERNATIVO

Tambinsehaobservadoqueendiferentestejidosdeunmismo individuo o en el mismo tejido en diferentes momentos del desarrollo se puedenproducir procesamientos distintos del mismo ARNhn, como consecuencia en cada tejido o momento del desarrollo se produce un ARN-m madurodiferente que da lugaraunapolipptidodistinto.Unejemplodeprocesamientoalternativoeslo quesucedeeneltiroidesyenelhipotlamoenlos que el mismo ARNhn da lugar conprocesamientosdiferentesalpptidodecalcitoninaeneltiroidesyalpptidoCGRPenelhipotlamo.Otroejemplo de procesamiento alternativo es el caso del transcrito primario del gen de la tropomiosinaenmsculoestriado,msculoliso,cerebroyfibroblasto. En los dos ejemplos citados de procesamiento alternativo se mantiene el orden relativo de los exones.

Procesamiento alternativo calcitonina y CGRP Procesamiento alternativotropomiosina

AUTOPROCESAMIENTO

ExistenmuchosejemplosdemolculasdeARNquepuedenrealizar el autoprocesmiento de sus intrones sin necesidad de la ayuda de protenas.EstasmolculasdeARNquepuedenactuarcomounaenzimacon propiedadescatalticassehandenominado ribozimas. Esta capacidad deautoprocesamientodealgunosmolculasdeARNfuedescubiertaporCechycolaboradores en 1981 estudiando el ARN 35S precursor del ARN-r 26S de Tetrahymena thermophila(ciliado).LamolculadelARNr26Scontieneunintrnde400basesqueseautoprocesa.T.Cechrecibien1989 el Premio NobelporeldescubrimientosdelosARNconpropiedadescatalticas.

Autoprocesamientodeunintrn T. Cech

Existen dos tipos de intrones que se autoprocesan, los del grupo I en los que el producto de eliminacindelintrnesunamolculalinealylosdelgrupo II en los que el productodeeliminacindelintrnesunamolculaenformadelazo.Enelgrupo I se encuentran los transcritos primarios dealgunos virus que infectan a E. coli, los transcritos primarios de Tetrahymena, en mitocondrias y cloroplastos, y en algunos ARN-t primarios debacterias. En el grupo II se encuentran algunos ARN-t primarios y algunos transcritos primarios de mitocondrias y cloroplastos.

EDICINOCORRECCINDELARN

CuandoseestudilasecuenciadebasesdelARNmde cox II que codifica para la subunidad II de la citocromo c oxidasa mitocondrial delTripanosoma bruceiencontraronqueenlaposicin520habacuatro uracilos que no se encontraban presenten en la secuencia de bases delgen. Por tanto,estoscuatrouraciloshabansidoaadidosdespusdelatrasncripcin(Benney col. 1986).

LaedicinocorreccindelosARNsehadescritoendiferentesespecies(protozoos,hongos,plantasymamferos),enorgnulos(mitocondrias ycloroplatos)yenelncleo.Ademsseproducetantoenregiones codificantes(exones)comonocodificantes(intrones).LacorreccinoedicindelARNpuedeproducirseporadicindebasesnitrogenadas,prdidadebases nitrogenadasoporsustitucindebasesdespusdelatranscripcin.

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PROCESOSGENTICOSDELASNTESISDEPROTENAS:LATRANSCRIPCIN

Jacob Monod Cech Pribnow

FundamentoCentraldelaBiologaMolecular:"DogmacentraldelaBiologaMolecular".

Transcripcin.

Las ARN polimerasas y los diferentes tipos de ARN.

Caractersticasdelatranscripcin:complementaridad,direccinyasimetra.

Iniciacindelatranscripcin.

Elongacindelatranscripcin.

Terminacindelatranscripcin.

Procesamiento del ARN.

Procesamiento alternativo.

Autoprocesamiento.

EdicinocorreccindelARN.

FUNDAMENTO CENTRALDELABIOLOGAMOLECULAR

Laaceptacindelahiptesisdela secuencia propuesta por Crick (1958) significaba por un lado la existencia de un cdigooclavequepermitiera pasar de un lenguaje escrito con cuatro letras (las cuatro bases nitrogenadas) en el ADN a un leguaje escrito con 20 letras (losaminocidos)enlasprotenas.Porotrolado,significabalaexistenciade unaseriedeprocesosquerealizaranenlaclulaeltrabajodepasardeuna estructuraqumicacomoladeloscidosnucleicosaunaestructuraqumicacomo ladelasprotenas.Yahemosvistoenelcaptuloanteriorlascaractersticasdelcdigooclavegenticaysudesciframiento,ahoravamosaestudiarlosprocesosgenticosdelasntesisdeprotenas.

Teniendoencuentaqueenlasclulas eucariontesloscromosomas(materialgenticoorganizado)seencuentranenel ncleoyquelainformacinquecontienenloscromosomas(losgenes)seexpresa enelcitoplasma,sesupusoquetendraquehaberalgunamolculaintermediaria enelflujodelainformacindesdeelADNalasprotenas.JacobyMonoden 1961propusieronlaHiptesisdelmensajero:"debeexistirunamolculaque transportelainformacinfielmentedesdeelADNhastalasprotenas".Enese mismoaoBrennerycolaboradores(1961) demostraron la existencia del este intermediarioqueresultserunamolculadecidoribonucleicoquesedenomin ARN mensajero(ARNm).Posteriormente,elARNmtenaquesertraducidoaprotena.

Jacob Monod Brenner

BasndoseenestostrabajosCrick(1970) alumbrlaideadeunsistemafundamentaldemantenimientoyflujodela informacingenticaenlosorganismosvivosquedenomin Dogma Central de la BiologaMolecular .Demaneraquelainformacingenticacontenidaenel ADN semantiene mediante su capacidad de replicacin.LainformacincontenidaenelADNseexpresadandolugaraprotenas,mediantelosprocesosde transcripcin,pasoporelquelainformacinsetransfiereaunamolculadeARNmensajero(ARNm)y,medianteelprocesodelatraduccinelmensajetransportadoporelARNmsetraduceaprotena.

F. Crick "Dogma Central de la BiologaMolecular"

Este esquema central de flujo de la informacinprontofuemodificado,yaqueenalgunosviruscuyomaterial hereditarioesARN,lainformacinseconservaomantienemediantereplicacin delARN.Adems,tambinsecomprobquelainformacinnovasiempredelADN hacia el ARN(ADNARN), en algunos casos la informacinpuedefluirdelARNhaciaelADN(ARN ADN), es decir sintetizar ADN tomando como moldeARN,teniendolugarelfenmenodela transcripcininversa.H.TeminrecibielPremioNobelen1975porsusdescubrimientosenrelacinconla interaccinentrelosvirustumoralesyelmaterialgenticoenlaclula,en particularporeldescubrimientodelatranscripcininversaenvirusARN-ADN.

Temin Modificaciones del "Dogma CentraldelaBiologaMolecular"

Por tal causa, en una ciencia como la Genticanodeberaemplearselapalabra"dogma"yaquecomoacabamosdeveren muy poco tiempo elfundamentocentraldelaBiologaMolecularpropuestoporCricktuvoquesermodificado.

TRANSCRIPCIN

Latranscripcinconsisteenlasntesis deARNtomandocomomoldeADNysignificaelpasodelainformacincontenida en el ADN hacia elARN.LatransferenciadelainformacindelADNhaciaelARNse realiza siguiendo las reglas de complementaridad de las bases nitrogenadas yessemejantealprocesodetranscripcindetextos,motivoporelqueha recibidoestenombre.ElARNproductodelatranscripcinrecibeelnombre de transcrito.

Enlasbacteriaslatranscripcinyla traduccintienenlugarenelcitoplasmabacterianoyalmismotiempo,son simultneas.Sinembargo,eneucarionteslatranscripcintienelugarenelncleoylatraduccinenelcitoplasma.

Mediante experimentos de pulso y caza, se suministranprecursoresradiactivosquemarcanespecficamenteelARN(uridina tritiada) a lasclulasduranteunbreveperododetiempo(pulso).Unavezque lasclulashanincorporadolauridinatritiadasetransfierenaunmedioconprecursores sin marcar (caza). De este forma es posible seguir el destino del ARNmarcadoduranteelpulso,yaquelasntesisdelnuevoARNseproduce con precursoressinmarcar(uridinanormal).Lasmuestrasdeclulastomadasdespus delacaza,mostrabanmarcajeenelncleo,indicandoqueARNsesintetizaall, sinembargo,lasmuestrasdeclulastomadasdespusdelacazamostrabanel marcaje radiactivo en elcitoplasma. Por tanto, parece que el ARN se sintetiza enelncleoysetransportaposteriormentealcitoplasma.

Experimento de pulso y cazaconprecursoresradictivos(uridinatritiada)

Eucariontes:transcripcinenelncleoytraduccinenelcitoplasma

Volkin y Astrachan (1957) demostraron que despusdelainfeccinde E. coli por el fago T2 aumenta la sntesisdeARNyqueesteARNinducidoporlainfeccindeT2tieneunavidamedia muy corta. Infectaron bacterias con el fago T2 en un medio que contenauridinatritiada,basenitrogenadaespecficadelARN(pulso),y despuslaspasaronaunmedioconuridinanormalnomarcada(caza).ElARN recuperadodespusdelpulsoestabamarcado,peroelobtenidodespusdelacaza noloestaba,loqueindicabaqueelARNtenaunavidamediamuycorta.Porltimocuandosecomparelporcentajedelosdiferentestiposdenucletidos delARNsintetizadoinmediatamentedespusdelainfeccinporT2 y del ADNdelfago,seobservqueeramuyparecido,sugiriendoesteresultadoqueel ARNsintetizadodespusdelainfeccinpor T2procedadelADNdelfago.

LAS ARN POLIMERASAS Y LOS DISTINTOS TIPOS DE ARN

ElARNsueletenerunasolahliceo cadenadenucletidospudiendoformarunaampliagamaestructuras tridimensionales diferentes. El ARNcontienecomoazcaralaribosaylasbases nitrogenadas mayoritarias que posee son adenina (A), guanina (G), citosina (C) y uracilo (U). Portanto,eluracilo(U)escaractersticodelARN.Tambinsehan encontrado bases poco frecuentes que forman parte del ARN, como son: lapseudouridina(),metilguanosina(mG),dimetilguanosina (m2G), metilinosina (mI) y dihidrouridina (DHU, UH2).

Enlasclulasexistendiferentestiposde ARN.Porunladoestnlos ARN funcionales,oARNquetienenunafuncin oactividadenlaclulayquenosetraducenaprotena.DentrodeestacategoraestnelARNribosmico (ARN-r) que forma parte de los ribosomas que intervienen en latraduccin,losARN transferentes (ARN-t) cuyafuncinestransportaralosaminocidosduranteelprocesodetraduccin, los ARN nuclearespequeos(ARNnp)queinteraccionanconprotenas formandoloscomplejosderibonucleoprotenasnecesariosparaelprocesamiento de lostranscritosenelncleoylos ARNcitoplsmicospequeos (ARNcp) queintervieneneneltrasportedelospolipptidosenlasclulaseucariticas.

Porotrolado,estnlosARN informativosquesonlosquesevanatraduciraprotenas.EstosARN informativos son los ARN mensajeros (ARN-m). En bacterias el transcrito primario, tal y como se sintetiza ya es el ARN-m maduro que se traduceaprotenas.Eneucariontes,elARNrecintranscrito se denomina ARN heterogneonuclear (ARN-hn) y es un pre-ARN-m que es procesado antes de convertirse en el ARN-m maduro queposteriormentesetraduciraprotena.

En bacterias, existe solamente una ARN polimerasaqueescapazdesintetizartodoslostiposdeARN,elribosmico,el transferente y losmensajeros. La ARN polimerasa de E. coliestformadaporvariospolipptidos,elncleocentraldelenzimatienedoscadenas de tipo (pesomolecular de 40.000), una (peso molecular de 155.000) otra ' (pesomolecularde165.000).Adems,laenzimacompletauholoenzimatienelasubunidad o factor (peso molecular de 95.000)que es necesario para iniciar latranscripcin.Lasubunidad unavezinciadalatranscripcinse libera y el ncleocentralprosigueconlaelongacindelARN.

ARN Polimerasa de E. coli: subunidades ARNmpolicistrnico:opernlactosa

En bacterias, con mucha frecuencia, los ARNmsonpolignicosopolicistrnicos,demaneraqueunsoloARNmcontiene informacinparalasntesisdevariospolipptidosdistintos.Habitualmentesetratadegenesquecompartenunsistemacomnquecontrolasuexpresin(opern).

Sin embargo, en eucariontes hay diferentes polimerasas encargadas de sintetizar distintos tipos de ARN.

La ARN polimerasa I sintetiza los precursoresdelARNribosmico(ARNr).

La ARN polimerasa II produce ARN heterogneonuclear(ARNhn)quetraselprocesamientodalugaralosARNmensajeros (ARN-m) quesetraducenaprotenas.

La ARN polimerasa III transcribe los precursores de los ARN transferentes (ARN-t), los ARN nucleares y citoplsmicosdepequeotamaoylosgenesparaelARN5Squeformapartedelasubunidad grande de los ribosomas.

LasARNpolimerasaseucariticassonbastantemscomplejasquelasdeE. coli, poseen subunidades semejantes o correspondientes a las deE. coli y otras que no lo son.

Las ARN polimerasas o trasncriptasas, a diferenciadeloqueocurreconlasADNpolimerasas,carecendefuncin"correctora de pruebas". Estadiferencia se debe en primer lugar a que los transcritos soncortosylaprobabilidaddequeunodelosARNposeaunaalteracinesbaja, y ensegundo lugar a que la vida media de los ARN es corta y pronto se vuelve a sintetizar otro ARN nuevo. Por consiguiente el que exista un ARN conunaalteracinnoesgrave yaquedurarpocoyserremplazadoprontoporotronuevosinlaalteracin.Sinembargo,unerrorenlareplicacindel ADN puede transmitirse a todaslasclulasquederivenpordivisindelaclulaafectada.

EneucarionteslosARNmsonmonognicoso monocistrnicos,demaneraqueunARNmcontieneinformacinparasintetizarun solopolipptido.

CARACTERSTICASDELATRANSCRIPCIN:COMPLEMENTARIDAD,DIRECCINYASIMETRA

Seguidamente vamos a ver las principales caractersticasdelatranscripcin.

Complementaridad: El parecido entre el ADN yelARNsugierequelatranscripcinprobablementeestabasadaenlasreglasdecomplementaridaddelasbasesnitrogenadasaligualquelareplicacindelADN. De manera que la ARN polimerasa o enzima encargadade llevar a cabo la transcripcintomacomomoldeelADNparasintetizarARNysiguelasreglasde complementaridad, la A del ADNempareja con U del ARN, la G con C, la C con G y laTconA.Existenexperimentosquedemuestranquelaproporcin(A+U)/G+C)delARNessimilaralaproporcin(A+T)/(G+C)delADN.Enlasiguientetablase muestralaproporcindenucletidosdediferentesADNsydesuscorrespondientes transcritos:

Origen del ADN (A+T)/(G+C) del ADN (A+U)/(G+C) del ARN

Fago T2 1.84 1.86

Vaca 1.35 1.40

Micrococcus (bacteria) 0.39 0.49

En la siguiente figura, se ilustra que la secuenciadebasesenelARNescomplementariaalasecuenciadelahlice codificadora e igual a lasecuenciadelahliceestabilizadora,cambiandoTporU.

La secuencia de bases del ARN es complementariaalasecuenciadelahlicecodificadora

Otra manera de comprobar que existe complementaridadentreelADNyelARNesrealizarexperimentosdehibridacin, de manera que el ADNse desnaturaliza y se mezcla con el ARN que se sintetiza en supresencia,cuandosellevaacabolarenaturalizacin(medianteun enfriamientolento),seproducenhbridosADNARN.Lasmolculashbridas ADNARNsepuedendistinguirmediantecentrifugacinengradientedeCsClyaque presentanunadensidaddiferentealadelasdobleshlicesADNADN.La aparcicindemolculashbridasADNARNsoloesposiblesiexisten segmentos largos de complementarios, por tanto estos resultados indican que el transcrito es complementario del ADN parental.

Ladireccin en la que las ARN polimerasassintetizanARNessiempre5'P3'OH,esdecirelARNproductodela transcripcincrecesolamenteenestadireccin.RecuerdequeladireccinenlaquelasADNpolimerasassintetizanADNestambinlamisma5'P3'OH.

Asimetradelatranscripcin: la asimetradelatranscripcinsignificaquesolamentesetranscribeparacada genunadelasdoshlicesdeADN,lahlicequesetomacomomoldepara producir el ADN se la denomina hlicecodificadoraohlicecon sentidoylaotrahlicede ADN, la que no se transcribe, se la denomina hliceestabilizadora o hlicesinsentido.

Direccinyasimetradelatranscripcin

Por ejemplo, Marmur y Greenspan (1963) comprobaron que en el fago SP8 que infecta a Bacillus subtilis, las dos hlicesdesuADNsepuedensepararmediantedesnaturalizacin,enfriamiento rpidoparamantenerlasseparadasyposteriorcentrifugacinengradientede densidad deCsCl.Porconsiguiente,estevirusposeeunahliceligera(L)y otrahlicepesada(H)condistintarelacindepurinas/pirimidinas.Siserenaturaliza(enfriamientolento)elARNsintetizadodespusdelainfeccinde B. subtillis por el virus y se hibrida por separado con el ADN de lahliceLyconelADNdelahliceH,sepuedecomprobarqueelARNsolamente hbridaconelADNdelahliceH.Portanto,enelvirusSP8todos los genessetranscribenutilizandocomomolde(hlicecodificadora)lahliceH.Latranscripcinesasimtrica.

Hayashi y col. (1963) demostraron que el fago X174cuyomaterialhereditarioesADNcirculardeunahlice, denominadahlice(+),cuandoinfecta a E. coli, pasa por una forma replicativadedoblehlice,lanuevahlicedeADNsintetizadadespusdela infeccinselallamahlice().Lahlice()sirvedemoldedurantelas ltimasetapasdelainfeccinparaproducirmedianteuna replicacinasimtricanuevashlices(+)delADNdelvirusqueseintroducirnenel interiordelascpsidesyaformadas.Asuvez,comprobaronqueelARNquese sintetiza inmediatamentedespusdeinfectara E. coli , solamente hibrida conelADNdelahlice().Porconsiguiente,todoslosgenesdeestevirusse transcribenutilizandocomomolde(hlicecodificadora)lahlice().Latranscripcinesasimtrica.

Fago SP8 FagoX174

En otros fagos, como el bacteriofago T4, sehacomprobadoquepartedelosgenessetranscribenapartirdeunahlicey otro grupo de genesutiliza como codificadora a la otra cadena. Estos resultados se pueden explicar suponiendo que inicialmente todos los genes del fago setranscribanutilizandosolamenteunadelashlicesyqueposteriormentese produjounainversin(seinvierteelordendeungrupodegenesmediante dos girosperpendicularesde180,ungiroqueinviertelasecuenciayotrogiro perpendicular al anterior para mantener la polaridad dela hebras del ADN). Como consecuencia,despusdelainversinelgrupodegenesdelsegmentoinvertido utiliza como codificadora la otrahlice.

Inversin SituacinenelfagoT4

En los organismos eucariontes, para cada gen solamente se transcribe un hebra de ADN (la codificadora), de forma que genes distintos delmismocromosomapuedenutilizarcomocodificadoraunahlicediferente a la de otros genes.

INICIACINDELATRANSCRIPCIN

Eliniciodelatranscripcinnecesitaque el factor estunidoalncleocentraldelaARNpolimerasa.Existenunas secuencias de ADNespecficasynecesariasparaquelaholoenzima reconozcaellugardecomienzodelatranscripcin,dichassecuencias especficassedenominansecuenciaspromotoras.Pribnow(1975)aislysecuenci las regiones de ADN que quedaban protegidas por la ARN polimerasadespusdesometerlasadigestinconADNasapancretica.Siguiendoestemtodose secuenciaron los primeros promotores de fagos comoel T7 y l,ydelpromotordelopern lactosa.Pribnowobservunasecuenciadeunos7paresdebasesquese encontraba 10 bases antes de laprimeraquesetranscribeyqueaparecaenla mayoradelosfragmentosprotegidosporlaARNpolimerasa.Estasecuenciasela denominCaja de Pribnow y es: 5' TATPuATPu 3'.

Secuencias promotoras consenso de E. coli y eucariontes Pribnow

Cuando se analizan las secuencias de las regiones anteriores a la primera base que se transcribe aparecen dos regiones cortas que muestranunparecidoosimilitudbastantegrande,laprimeraregin se encuentra 10 bases antes de la primera que se transcribe ( Caja de Pribnow ) y lasegunda se localiza 35 bases antes. El estudio de muchas regiones promotoras de diferentes genes permite determinar las secuencias queaparecen con mayor frecuencia y establecer lo que se denomina las secuencias promotoras consenso o ideales.

Los resultados obtenidos en E. coli despusdeanalizar100regionespromotorassonlossiguientes:

Secuencias consenso promotoras en E.coli5' ....... T82T84G78A65C54a45 ................ T80A95t45A60a50T96 ...................CAT .............. 3'

5' ....... -35 ................ -10 ................... 1basestranscritaElsubndiceindicaelporcentajedeaparicindelabasemsfrecuentedeesaposicin.Sila letraesmaysculaindicaqueelporcentajedeaparicinesmayor del 54% ysiesminsculaqueesinferioral54%.

El factor sigma es el responsable de que la ARN polimerasa reconozca estas secuencias y se una a ellas. La holoenzima recorre el ADN hastaencontrar las regiones -10 y -35 (secuencias promotoras) y seuneaellas,posteriormentecomienzaasepararlasdoshlicesporlaregin -10(rica en pares AT). Cuando la holoenzima ha reconocido y separado las dos hlicesseformaloquesedenomina" complejo abierto con elpromotor".

IniciacindelaTranscripcin Secuencias de regiones promotoras de E. coli

La actividad de los promotores puede modificarse por la presencia de otras secuencias estimuladoras o "enhancers" que aumentan la tasa detranscripcinopor secuencias atenuadoras que disminuyenlatasadetrasncripcin.Estassecuenciasestimuladorasy/o atenuadoras suelenestar cerca de las promotoras pero no a una distancia fija de estasypuedenejercersufuncinsobrevariospromotoresdiferentes.

Eneucarionteslainiciacindela transcripcinesmscomplejaquelade E. coli y depende de la presencia de Factores proteicos detranscripcin(TF).Lamayoradelassecuencias promotoraseucariticasseencuentranantes(o"aguasarriba")delaprimera base transcrita,aunque algunos promotores de la ARN Pol III se localizan despusdelaprimerabasetranscrita("aguasabajo").LosTFinteraccionancon lasARNpolimerasasparainiciarlatranscripcin,lospromotoresdelaARNpol IIsonlosquemuestranmayorvariacinensusecuencia,motivoporel que hay muchos TF diferentes que interaccionan con la ARN pol II para iniciar la transcripcin.ExistentrestiposdeFactoresproteicosdetranscripcin(TF):

Factores basales: necesarios para elcomienzodelasntesisdeARN.

Factoresqueactanaguasarriba : reconocensecuenciasconsensocortassituadasantesdelpuntodeiniciacincuya actividadnoestregulada, de manera que se unen a cualquier promotor que contenga estas secuencias.

Factores inducibles: reconocen secuencias consenso cortas o elementos de respuesta situadas antes del puntodeiniciacincuyaactividadsiestregulada.Estosfactoresinducibles son sintetizados o activados en diferentes tejidos y momentos del desarrollocontrolandolospatronesdetranscripcinendiferenteslugares(tejidos)ymomentos del desarrollo en los organismos.

Los promotores que tienen secuencias que solamentesonreconocidasporfactoresbasalesyfactoresqueactanaguas arriba, corresponden agenes que se expresan de manera constitutiva (se expresan siempre) en todos los tejidos. Se trata de los genes encargados del metabolismobsicodelaclulainvolucradosenelbuenfuncionamientocelular.Aestos genes se les ha denominado genes (" Housekeeping genes "), esdecir, los genes que guardan o mantienen la casa.

Los promotores de la ARN pol I (transcribe losprecursoresdelARNribosmico)tienendossecuenciasricasenparesGCy que muestran unahomologadel85%,unasecuenciade65pbdenominadancleoque incluye la primera base que se transcribe (de -45 a +20) y una segundasecuencia unos70pbantes(aguasarriba)queactacomoelemento de control y que vadesdelaposicin107ala180.

Los promotores de la ARN pol III (transcribenARNt,ARN5SyARNdetamaopequeo)contienensecuenciasde reconocimiento situadasdespusdelaprimerabasequesetranscribe(aguas abajo), a este tipo de promotores se les denomina promotores internos (estndentrodelgen). Se han encontrado en los promotores de ARN-t y ARN-5S peronosehandescritoenARNdetamaopequeo.

LospromotoresdelaARNpolIIsonms variablesquelosdelasARNpolIypolIIIperoapesardeestavariacin tienen una estructura generalbastante conservada, de manera que se han reconocidoalmenostressecuenciascannicasoconsensosituadasenlas regiones -25 ( cajaTATA, con la secuencia TATAAAA), -75 ( caja CAAT con la secuencia GGC CAATCT) y -90 ( caja GC con la secuencia GGGCGG). La cajaTATA es equivalente a la caja de Pribnow de los promotores de bacterias y se la denomina caja de Hogness.

Elpuntodeiniciacindelatranscripcin eneucarionte