ADN

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Tema 17: PROCESAMIENTO POST-TRANSCRIPCIONAL
� Tipos de ARN: ARNm, ARNr, ARNt, ARNhn, ARNsn, ARNsc
� Procesamiento en procariotas 
� Procesamiento en eucariotas
ARNm: Adición de caperuza y poli(A)
Edición
Splicing y Splicing alternativo
ARNr
ARNt
ARN funcionales (no se traducen a proteínas)
- ARN ribosómico (rRNA).
- ARN de transferencia (tRNA).
- ARN pequeño nuclear (snRNA)
- ARN citoplasmático pequeño (scRNA)
Tipos de ARN
ARN informativos (se traducen a proteínas)
- ARN mensajero (mRNA).
- ARN heterogéneo nuclear (hnRNA).
ARN heterogéneo nuclear (hnRNA)
Molécula precursora del ARNm en eucariotas. Es la molécula transcrita directamente del ADN. 
Incluye secuencias codificantes (exones) y no codificantes (intrones). Este ARN será procesado.
ARN mensajero (mRNA)
Eucariotas: molécula resultante del procesamiento del hnRNA.
Procariotas: molécula transcrita directamente del ADN.
Codifican para una o varias proteínas. Su secuencia de nucleótidos es traducida en una secuencia 
de aminoácidos en el proceso de la traducción. 
Incluye formas muy heterogéneas tanto en tamaño como en secuencia.
Existe, en general, una molécula de mRNA para cada gen o grupo de genes que codifique 
una proteína
Es el menos abundante de todos los ARNs celulares. 
En E. coli. Representa entre el 2 y el 5 % del total del ARN celular
ÁÁcido Ribonucleicocido Ribonucleico
Mensajero de vida muy corta 
entre el núcleo y el citoplasma 
* Polinucleótido.
* Composición reflejo de la del ADN que lo especifica.
* Heterogéneo en tamaño.
* Asociado transitoriamente con los ribosomas. 
* De síntesis y degradación rápida.
Concepto de mRNA introducido por
François Jacob y Jacques Monod 
en 1961.
ARN mensajero
ADN: núcleo Síntesis protéica: citoplasma
* Es el molde para la síntesis de proteínas
Tipos de ARNs en la célula eucariótica
Eucariotas
Procariotas
ARN ribosómico (rRNA)
Componente de los ribosomas. Función estructural
Es el más abundante en la célula (75%).
Función catalítica en la síntesis de proteínas (Ribozimas).
Diferentes tipos en función de sus coeficientes de sedimentación.
16S + 21 polipèptidos (subunidad ribosómica pequeña: 30S)
23S + 34 polipéptidos (subunidad ribosómica grande: 50S).
5S (subunidad ribosómica grande: 50S).
18S + 30 polipéptidos (subunidad ribosómica pequeña: 40S).
28S (subunidad ribosómica grande: 60S).
5,8S + 49 polipéptidos (subunidad ribosómica grande: 60S).
5S (subunidad ribosómica grande: 60S).
Tipos de ARNs en la célula eucariótica
ARN de transferencia (tRNA)
ARN pequeño con unos 75 nucleótidos de media.
Transporte de aminoácidos activados hasta el ribosoma. 
Proceso de traducción del mRNA. 
Al menos un tipo de tRNA para cada uno de los 20 aminoácidos. 
Todos los tRNAs presentan en su extremo 3´ la secuencia de nucleótidos CCA. 
Algunos aminoácidos tienen varios tRNAs: Leu y Arg (6 cada uno)
5´
Extremo aceptor del aminoácido.
Tipos de ARNs en la célula eucariótica
ARN pequeño nuclear (snRNA)
ARN citoplasmático pequeño (scRNA)
Participan en el proceso de eliminación de intrones y unión de exones (ARNm).
Son secuencias pequeñas de unos 150 nucleótidos de media.
ARN de unos 300 nucleótidos 7SL RNA que forma parte del SRP (Signal Recognition Particle).
Se asocian con proteínas específicas formando los “Snurps”
Partician en el envío de proteínas a su destinos finales
Tipos de ARNs en la célula eucariótica
Forman parte de los Espliceosomas: Complejos dinámicos grandes formados por Snurps, proteínas 
denominadas factores de empalme, y los pre-mRNA que se van a procesar. 
.
Procesamiento en procariotas Procesamiento en eucariotas
* RNA ribosómico
* Metilación
* Rotura nucleolítica
* RNA mensajero
* No modificado
* RNA transferente
* Rotura en 5’- y 3’-
* Adición de CCA
* Modificación de bases
* RNA ribosómico (RNA polimerasa I)
* Metilación
* Rotura nucleolítica
* RNA mensajero (RNA polimerasa II) 
* Caperuza 5’
* Poliadenilación 3’
* Eliminación de intrones (maduración o splicing nuclear)
* Edición del ARN
* RNA transferente (RNA polimerasa III)
* Rotura en 5’- y 3’-
* Adición de CCA
* Modificación de bases
* tRNA splicing
Procesamiento de RNA
Procesamiento en procariotas
ARNm Prácticamente no experimentan ningún tipo de maduración en procariotas.
ARNt y ARNr: Se originan por escisión de un mismo 
transcrito primario.
Endonucleasas
1-RNAasa III
2-RNAasa P 
3-RNAasa E
Exonucleasas
Modificación de bases
Escisión en 5´
Escisión en 3´
Adición de CCA
RNasa P
RNasa D
Procesamiento en procariotas
ARNt
Esquema de un RNA mensajero maduro
Procesamiento en eucariotas
Procesamiento en eucariotas
En los extremos del transcrito pre-mRNA se sitúa una cofia en 5´ y una 
cola de poli(A) en 3´
pre-mRNA
Modificación del extremo 5´de la cadena de ARNm durante la transcripción por 
adicción de una cofia.
Hidrólisis del extremo 5´trifosfato (RNA-trifosfatasa)
Formación de un enlace 5´-5´-trifosfato entre
extremo 5´-difosfato y el fosfato-αααα de un GTP.
(guanililtransferasa) 
Metilación del N7 de la guanina terminal
guanina-7-metil transferasa 
(S-adenosilmetionina).
Cofia 0
2´-O-metil 
transferasa
Cofia 1
Cofia 2
ARNm
Procesamiento en eucariotas
Funciones de la cofia en 5’:
� Marca el extremo 5’ para el procesamiento del 
primer exón
� Esencial para el transporte del mRNA entre el 
nucleo y el citosol. Interacción con proteínas
nucleares.
� Aumenta la eficiencia de la traducción.
Interviene en la formación del complejo de 
pre-iniciación (cytoplasmic cap-binding proteins)
� Protege de la actividad de exonucleasas 5’→3’
ARNm
Procesamiento en eucariotas
Poliadenilación en el extremo 3´
1. Una endonucleasa específica reconoce la 
secuencia AAUAAA en el pre mRNA
2. Una poli(A) polimerasa añade unos 250 
residuos al extremo 3´.
El ATP sirve de donador
•Confiere estabilidad a frente a la acción de nucleasas.
•Facilita y aumenta la efectividad de la traducción del ARNm
•Relación inversa entre velocidad de degradación de la cola de poli A y vida media de una molécula de ARNm.
Procesamiento en eucariotas
La poliadenilación ocurre antes de que 
el transcrito se disocie de la ARN 
polimerasa II
ARNm
¿ Cuál es el papel fisiológico de la cola de poli A ?
Modificación post-transcripcional o corrección del ARN mensajero (RNA editing)
Modificación a posteriori de la 
secuencia del transcrito. Puede 
afectar a uno o a varios nucleótidos.
La modificación del nucleótido 
puede acarrear un cambio de 
aminoácido y que éste afecte a la 
estructura o la función de la 
proteína.
Ej: Apo B-100 ,Apo B-48.
Se sintetiza en hígado.
Participa en el transporte 
de lípidos celulares
No puede unirse al receptor de 
la LDL de la superficie celular
-Desaminación de citidina, generando uridina
- cambio del codón: CAA (Gln) � UAA(stop)
Procesamiento en eucariotas
Se sintetiza en intestino delgado
Transporte de grasa de la dieta
Eliminación de los intrones: splicing
Procesamiento en eucariotas
• El pre-ARN mensajero está formado por secuencias codificantes denominadas 
exones separados por secuencias no codificantes denominadas intrones.
•El proceso de eliminación de los intrones se realiza en el núcleo, mediante un 
mecanismo muy complejo denominado splicing.
Secuencia variable en longitud (50 a 10.000 pb). Todos comienza con GU y termina con AG. 
En vertebrados la secuencia consenso es:
Extremo 5´: AGGUAAGU
Extremo 3´: 10 pirimidinas (U o C), N, C y la secuencia AG.
GU-AG
Procesamiento en eucariotas
Estructura de los intrones
Todos los intrones poseen una secuencia interna importante que se denomina centro de ramificación. 
Esta secuencia se situá entre 20 y 50 nucleótidos secuencia arriba del sitio de empalme 3´.
Los puntos de corte y empalme se especifican mediante las secuencias situadas en 
los extremos de los intrones
¿ Cómo se unen los exones ?
Precursor
Ataque nucleofílico
(2´-5´-fosfodiéster)
Lazo intermedio Producto
Formación enlace 
fosfodiester 5´-3´
Ataque nucleofílico al 
5´delsegundo exón
Extremo 3´OH
libre del exón 1
Generación de un grupo 3´-OH 
libre en el extremo 3´en el exón 1 
Unión del grupo 3´-OH con el 
grupo fosfato 5´del exón 2
Implica la rotura y formación de nuevos enlaces fosfodiesteres
Dos reacciones de 
transesterificación
Procesamiento en eucariotas
Espliceosoma: Complejos dinámicos grandes (60S) que se forman durante la maduración del mRNA
Reconocen sitios de unión 5´y 3´de los exones 
así como los puntos de ramificación. 
Unión de U1-snRNP al 
sitio 5´de splicing 5´
Unión de U2-snRNP al 
centro de ramificación
Procesamiento en eucariotas ¿ Cómo se unen los exones ?
Formados por:
- snRNPs o snurps: asociaciones de snRNAs y proteínas
- Cientos de proteínas factores de empalme
- los pre-mRNA que están madurando
snRNAs: U1, U2, U4, U5, U6
Los RNAs nucleares pequeños (snRNAs) de los espliceosomas catalizan el 
empalme de los precursores de mRNA
Asociación del complejo U4/U6 U5, 
previamente formado al complejo 
U1-U2 (espliceosoma inactiva ).
U5 interacciona con el exon en 3’ .
U6 se disocia de U4. 
U6 se reordena e interacciona con U2 
y el extremo 5’ del intrón
Separación de U1 (spliceosoma
activo)
Interacción de U5 con la secuencia 
del exón en el centro de corte y unión 5´.
U5 alinea el exón libre en 5’ con el 
situado en 3’
Ataque nuclefílico
grupo 3´-OH del exón 1 al centro de emplame del exón 2.
Procesamiento en eucariotas
Se forma el lazo U2-U6: centro catalítico
Primera reacción de transesterificación
Ataque nuclefílico del –OH 2’ del adenilato
Liberación de 
U2,U5,U6-intrón (lazo)
Células de mamífero
Procesamiento en eucariotas
La maduración está catalizada principalmente por moléculas RNA 
(Ribozimas), con las proteínas desempeñando un papel secundario
Splicing alternativo
1. Mecanismo que crea diversos ARN maduros a partir de un mismo gen, 
mediante corte y empalme de distintas combinaciones de exones.
2. La selección que controla qué centros de cortes y empalmes son 
elegidos, viene determinada por la unión de factores de 
maduración. 
3. Se generan distintas formas de una proteína según el tejido, estado 
de desarrollo, vía de señalización…
Procesamiento en eucariotas
Mecanismo que genera diversidad proteica
En el genoma humano, la mayor parte de los 
pre-mRNA experimentan splicing alternativo
Splicing alternativo
Proteína relacionada con el gen de la calcitonina
Procesamiento en eucariotas
Gen de la Calcitonina
ARNr
Las moléculas de ARN ribosómico se forman por rotura de transcritos primarios
Procesamiento en eucariotas
RNA polimerasa I (nucleolo)
RNA polimerasa III (nucleoplasma)
snoRNPs
ARNt
Sufren una escisión de una secuencia guía 5.
Eliminación de un intrón de 14 nucleótidos.
Sustitución del extremo terminal 3´UU por CCA.
Modificaciones químicas de bases y ribosa.
Procesamiento en eucariotas
RNA polimerasa III
endonucleasa
ligasa
RNasa P