Repaso de Genética cap 15 - pronto

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CAP 15 – PROCESAMIENTO DEL ARN 
Los ARN son procesados en el núcleo 
El conjunto de modificaciones que experimentan los 
transcriptos primarios para convertirse en ARN 
funcionales. Recibe el nombre de procesamiento del ARN 
Vimos que algunos transcriptos primarios contienen 
tramos de ARN sin significado funcional aparente, como 
los intrones en el ARNm y los espaciadores en el ARNr 45S. 
Un episodio saliente del procesamiento del ARN es Ia 
remoción de esos segmentos no utilizables. Pero los 
transcriptos primarios experimentan otros cambios. Dado 
que son diferentes en los distintos tipos de ARN. los 
estudiaremos separadamente en el ARNm, en los ARNr 
45S y 5S, en los ARNt y en los ARN pequeños. 
 
PROCESAMIENTO DE LOS ARN MENSAJEROS 
El procesamiento de los ARNm comprende varios cambios 
El procesamiento del ARNm comprende Ia remoción de 
los intrones y el agregado de dos estructuras, Ilamadas 
cap y poli A, Ia primera en el extremo 5' y Ia segunda en 
el extremo 3’ de Ia molécula. También se metiIan algunas 
de sus adeninas. Estas modificaciones son necesarias para 
que los ARNm puedan Salir del núcleo y funcionar en el 
citosol. 
En el extremo 5' del ARNm se agrega un nucleótido 
metilado Ilamado cap 
AI nucleósido trifosfato situado en el extremo 5' del ARNm 
naciente se le une un nucleótido metilado, Ia 7-
metilguanosina. Recibe el nombre de cap (por capuchón) 
y se agrega al extremo 5' mediante los siguientes pasos: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
El extremo 3' del ARNm se poliadenila 
Lleva el nombre de poliadenilación el agregado de una 
secuencia de aproximadamente 250 adeninas —Ilamada 
poli A— en el extremo 3' del ARNm. Dado que en el 
extremo Y de los genes que codifican ARNm no exis- 
te una secuencia de terminación de 250 timinas seguidas 
que genere Ia poli A, ésta se suma al ARNm de Ia siguiente 
manera: 
Antes que Ia ARN polimerasa II alcance Ia secuencia de 
terminación del gen, varios factores específicos reconocen 
en el transcripto primario una secuencia Ilamada señal de 
poliadenilación, formada por los nucleótidos AAUAAA, Los 
factores se Ilaman CPSF (por cleavage and polyadenylarion 
specificity factor) , CSTF (por cleavage stimulationfactor), 
CFI y CFII (por cleavage factor). Uno de ellos no se sabe 
cuál corta el ARNm unos 20 nucleótidos después de Ia 
señal de poliadenilación, y el transcripto primario se 
desconecta del ADN. El tramo adicional de ARNm que 
resulta de Ia continuación de Ia transcripción no tarda en 
ser degradado por fosfatasas y nucleasas pues su extremo 
5' carece de cap. En cambio, desarrolla una estructura que 
también protege a Ia molécula, consistente en uma 
secuencia corta de nucleótidos que se pliega y forma un 
bucle. 
La molécula de los ARNm experimenta cortes y 
empalmes 
 
La remoción de los intrones del transcripto primario se 
cumple en dos pasos: en el primero, el ARNm es cortado 
entre los intrones y los exones; en el segundo, los intrones 
son expulsados y los exones se empalman entre sí. Antes 
de analizar estos pasos haremos una breve descripción de 
los agentes responsables de su ejecución y de Ias señales 
que deben reconocer en el transcripto primario. 
Los agentes responsables de los cortes y empalmes en el 
ARNm son Ias RNPpn. Cada una de estas 
ribonucleoproteínas nucleares posee un 
ARNpn rico en uridinas —de 250 nucleótidos o menos— y 
diversas proteínas. Debe señalarse que 1a actividad 
enzimática de Ias RNPpn depende del ARNpn , no de Ias 
proteínas (como se vio en el capítulo 2-12, los ARN con 
propiedades catalíticas se Ilaman ribozimas). 
 
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Video com o passo-a-passo de los 
cortes y empalmes en el ARNm 
 
 
 
 
Existen varias RNPpn. Son diferentes no Sólo en su compo- 
sición sino también en sus funciones, algunas ajenas a los 
cortes y los empalmes de los transcriptos primarios. Las 
RNPpn que participan en esos cortes y empalmes son Ias 
Ilamadas U1, U2, U4, U5 y U6 (V por ser ricas en uridinas), 
Ias cuales concurrem al sector del transcripto primario 
que va a ser procesado y forman un complejo macro- 
molecular denominado espliceosoma (por splicing, 
empalme). 
El transcripto primario contiene una serie de señales que 
marcan dónde debe cortarse su molécula: 
 
 
 
 
 
 
 
 
Así, en el límite entre el extre- mo 3' de los exones y el 
extremo 5' de los intrones aparece Ia secuencia GIGU , en 
Ia que el dinucleótido GU señala el comienzo del intrón. 
En el otro limite, es decir, entre el extremo 3' de los 
intrones y el extremo 5' de los exones, aparece Ia 
secuencia AGIG, en Ia que el dinucleótido AG marca Ia 
terminación del intrón. 
La U y Ia A se presentan en forma constante. Esta A se 
Ilama punto de ramificación y, como se verá, desempeña 
un papel central en Ia remoción de los intrones. 
La eliminación de los intrones y el empalme de los exones 
se produce en dos etapas: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
En Ia primera, Ia UI se combina con el extremo 5' del 
intrón y Ia U2 con el tramo de ARN que contiene el punto 
de ramificación. Esta última combinación depende del 
tramo rico en pirimidinas y consume energía, que es 
tomada del ATP. La UI corta al ARN entre el extremo 3' del 
exón y el GU delextremo 5' del intrón. Después del corte, 
el intrón se dobla sobre sí mismo y forma un lazo. 
 
Una de Ias enfermedades autoinmunes que afectan al 
hombre —el lupas eritematoso— se genera por Ia 
producción de anticuerpos contra varias proteínas de Ias 
RNPpn del espliceosoma. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
REGULACION DEL PROCESAMIENTO DE tos ARN 
MENSAJEROSY DE SU SAUDA AL CITOSOL 
 
El procesamiento de los ARNm es regulado en varios 
niveles 
El control de Ia transcripción de los genes - operado a 
través del promotor y los reguladores— es el mecanismo 
más importante que utiliza Ia célula para determinar qué 
tipos de proteínas debe producir y en qué cantidades. No 
obstante. el control de Ia producción de 1a mayoría de Ias 
proteínas depende también de otros mecanismos —ahora 
postranscripcionales— de no menor importancia. 
 
 
 
 
 
 
 
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Corte y poliadenilación diferencial del extremo Y del 
transcripto primario. Algunos genes —por ejemplo, los 
que codifican anticuerpos en los linfocitos B — generan un 
transcripto primario que puede dar lugar a dos clases de 
proteínas, aunque éstas se diferencian Sólo por ser una 
más larga que Ia otra. EITO es porque un fator regulatorio 
determina que el corte del ARN en el extremo Y del 
transcripto primario —y por ende, el agregado de Ia poli 
A— se realice en puntos diferentes de Ia molécula, Io que 
posibi[ita Ia generación de dos ARNm de distinta longitud. 
 
Cortes y empalmes en lugares alternativos del 
transcripto primario. 
Los cortes en el transcripto primario deben efectuarse con 
absoluta precisión, pues bastaría que el punto de incisión 
se corriera un solo nucleótido para que se alterasen los 
codones del ARNrn y se inutilice su mensaje. 
 
Control de Ia salida de los ARNm al citosol. Se ha 
comprobado que ciertos ARNm no pasan al citoplasma 
porque son previamente degradados en el núcleo o 
porque es impedido su pasaje por los poros de Ia 
envoltura nuclear. Este mecanismo regulatorio se produce 
en Ias células que por causas funcionales deben prescindir 
de tales ARNm —y de Sus correspondientes proteínas— 
después de haberlos sintetizado. 
 
PROCESAMIENTO DEL ARN RIBOSOMICO 45S 
 
El procesamiento del transcripto primario del ARNr 45S 
es diferente del experimentado por los ARNm 
El transcripto primario del ARNr 45S no forma un cap en 
su extremo 5' ni poliadenila su extremo Y. Su 
procesamiento tiene lugar en el nucléolo y cornienza con 
una serie ordenada de cortes para eliminar Ias secuencias 
espaciadoras de cada ARNr 45S y hacer que los ARNr 28S, 
18S y 5,8S queden como unidades independientes. El 
origen de estos ARNr a partir de un mismo transcripto 
primario asegura su producción equitativa.Las secuencias 
espaciadoras del transcripto primario di eridas Dor 
enzimas apenas se separan de Ias secuencias utilizables. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Un grupo especial de RNPpno hace que algunas A, C, G y U 
se conviertan en nucleótidos inusuales. Así, varias A, C y G 
se metilan —es decir, se transforman en mA, mc y mG— y 
una parte de Ias U se convierten en seudouridinas. 
 
La síntesis y el procesamiento del ARNr 45S tienen lugar 
en el nucléolo 
Tanto Ia síntesis como el procesamiento del ARNr 45S se 
producen en el nucléolo. cuyo estudio ultramicroscópico 
muestra una estructura característica, con dos regiones 
perfectamente distinguibles: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1) La región fibrilar, ubicada en Ia parte central, donde se 
sintetiza el ARNr 45S y se producen los primeros pasos de 
su procesamiento. Contiene Ias 200 copias del gen del 
ARNr 45S, moléculas de este ARNr, los factores UBF y SLI , 
Ia ARN polimerasa I, parte de Ias RNPpno, etc. A veces 
muestra zonas aisladas más claras, que corresponden a Ias 
copias inactivas del gen. 
2) La región granular, ubicada en Ia periferia, en Ia que se 
encuentran Ias subunidades de los ribosomas en distintos 
estadios de procesamiento. Esta región —y por Io tanto el 
nucléolo— no se halla envuelta por membrana alguna. 
 
PROCESAMIENTO DEL ARN RIBOSOMICO 
El ARNr 5S ingresa en el nucléolo 
 
Una vez sintetizado, el ARNr 5S ingresa en el nucléolo y se 
incorpora a Ia subunidad ribosómica mayor. No se sabe 
por qué este ARNr se sintetiza en un lugar distinto del de 
los restantes ARNr. Como los otros ARN ribosómicos , el 
ARNr 5S establece su configuración tridimensional merced 
a apareamientos de secuencias complementarias de su 
propia molécula. 
Fibrilar 
Granular 
La flecha señala materiales que 
salen al citoplasma a través de 
un poro nuclear. 
 
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 DE TRANSFERENCIA 
El procesamiento de IOS ARNt incluye modificaciones 
en algunos de sus nucleótidos 
 
Los ARNt contienen entre 74 y 95 nucleótidos. Su 
procesamiento incluye 1a remoción de un intrón. que se 
elimina por un mecanismo diferente del utilizado por los 
ARNm, pues prescinde del espliceosoma. Adernás, en 
cada tipo de ARNt un grupo determinado de nucleótidos 
experimentan cambios químicos. Así, algunas U son 
transformadas en seudouridinas (te) , otras metiladas a 
ribotimidinas (T) y otras reducidas a dihidrouridinas 
También es común que algunas A, C y G sean metiladas 
(mA, mc y mG) y que una o más A sean Convertidas en 
inosinas (I). Como muestran Ias figuras 16-3 y 164, los 
ARNt contienen secuencias de nucleótidos 
complementarios que se aparean entre sí, Io que hace que 
adquieran Ia forma de una haja de trébol y luego Ia forma 
de Ia letra L. El procesamiento culmina con el reemplazo 
del trinucleótido —presente en el extremo 3' de los 
transcriptos primarios de todos los ARNt— por el 
trinucleótido CCA. En el capítulo 16-6 se valorará Ia 
importancia de este reemplazo. 
 
PROCESAMIENTO DE LOS ARN PEQUENOS 
Los ARN pequeños se asocian con proteínas 
 
Una vez que los ARNpn terminan de sintetizarse, los 
nucleótidos complementarios de sus propias moléculas se 
aparean entre sí. 
 
PROCESAMIENTO DEL ARNxist, DEL ARNte Y DE LOS 
miARN 
El ARNxist y el ARNte permanecen en el núcleo 
y los miARN salen al citoplasma 
• El ARNxist permanece en el núcleo, se une al 
cromosoma X compactado de Ias células de Ia mujer 
(cuerpo de Barr). 
• El ARNte también permanece en el núcleo. Uno de los 
pasos salientes de su procesamiento Io asocia con el 
grupo de proteínas que participan en Ia formación de 
Ia telomerasa, 
• 
Los miARN salen al citosol y se unen con el complejo RISC 
La transcripción de los genes de los miARN origina 
transcriptos primarios de más de 100 nucleótidos que 
contienen dos secuencias complementarias e invertidas, 
derivadas de Ias repeticiones invertidas de los propios 
genes. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Debido a que esas secuencias se aparean entre sí, los 
transcriptos primarios —o pri-miARN— adquieren Ia 
forma de una horquilla. El pri-miARN es procesado en el 
interior del núcleo por Ia ribonucleasa Drosha (por 
Drosophilo). Esta enzima cercena gran parte de los 
extremos de Ia horquilla y Ia convierte en pre-miARN, que 
sale del núcleo con Ia ayuda de una exportina y se instala 
en el citosol. El pre-miARN posee unos 70 nuclétidos y es 
procesado por Ia ribonucleasa Dicer (por el verbo inglês to 
dice). Esta enzima suprime partes del premiARN y genera 
un miARN doble que posee dos o tres nucléotidos libres 
en el extremo 3' de cada cadena. Por razones que 
Veremos a continuación, una de Ias cadenas se [lama guía 
y Ia otra, pasajera. El procesamiento se completa cuando 
el miARN doble se une al complejo proteico RISC (por 
RNA-induced silencing complex), que degrada a Ia cadena 
pasajera pero continúa unido a Ia cadena guia. Esta última 
—un ARN simple de 21 a 26 nucleótidos de largo - 
adquiere el nombre de miARN y con el RISC compone el 
complejo ribonucleoproteico miARN-RISC. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Duas maravilhosas aulas da UBA 
 Repaso de Genética 
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EXERCÍCIOS TRANSCRIÇÃO DOS RNAS 
1. Que partes do DNA constituem uma unidade 
de transcrição? 
2. O que é um bucle? 
 
3. A seguinte sequência de nucleotídeos é 
encontrada em um molde de DNA 
unifilamentar: 
Suponha que a RNA polimerase percorra esse 
molde da esquerda para a direita. 
 a. Qual a ponta do molde de DNA é 5´e qual a 
ponta é a 3´? 
b. Cite a sequência e marque as pontas 5´e 3´do 
RNA transcrito desse molde. 
 
 
 
OBS: o fita codificante é “debaixo”. 
 
4. O processamento de RNAm compreende a 
remoção de Intrones ou exóns? 
5. Quais são as RNPpn que participam dos cortes e 
ligações (empalmes)? 
6. O que é o CAP 5´? Como o CAP 5´é adicionado ao 
pré-RNAm eucariótico? Qual a função do CAP 5´? 
 
7. O que é a edição do RNA? Explique o papel dos 
RNAs guia na edição dos RNAs. 
8. Qual a doença autoimune gerada pela produção 
de anticorpos contra várias proteínas da RNPpn do 
espliceosoma? 
9. Quais adeninas aproximadamente tem uma Poli 
A? 
10. Descreva os níveis de processamento do 
RNAm. 
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