Descarga la aplicación para disfrutar aún más
Vista previa del material en texto
ARN polimerasa en eucariotas ⮚Tipos de ARN polimerasa en eucariotas • I Nucléolo 18S, 5,8S, 28S, ARNr • II Nucleoplasma ARNm, snARN • II Nucleoplasma ARNt , 5S Antibiótico y Transcripción • Rinfampicina Inhibe la subunidad β de la ARN polimerasa, inhibe la iniciación de la síntesis d ARN • Actinomiocina D Se une fuertemente a la doble hélice del ADN ARN polimerasa en eucariotas ⮚No tiene actividad nucleasa, no corrige errores (104105 ) ⮚Contiene entre 8-12 subunidades ⮚Contiene dos subunidades grandes (β β’):RPB1 y RPB2 ⮚Secuencia de inicio Sitios de inicio de la transcripción. -25 TATA box (-10 TATAAT/ CCCATNT/TTGCA) -40 GC -100 CAAT ⮚TF: TFII TFIID, TFIIA TFIIB TFIIE ARNm modificaciones postranscripcional ⮚Cap 0 ,1 ,2 Carbono α GTP ataca el pppG o pppA 5’5’ Trifosfato Cap ⮚Poliadenilato vs UUUU en el extremo 3’, cuyo donador es ATP. Protege contra la digestión de nucleasas ⮚Remoción de intrones ARNm modificaciones postranscripcional ⮚Remoción de intrones ✔ La secuencia a nivel del extremo 5´ comienza con GU y termina con AG AGGUAAGU ✔ La secuencia en el extremo 3’ 10 pirimidinas (U o C) seguida de cualquier base y luego C y termina en AG ✔ Sitio interno o brazo interno (Branch site) entre el nucleótido 20- 50 del extremo 3’ . En vertebrados la secuencia nucleotídica es variable ✔ Los sitios de corte de exón-intrón en EUCARIOTAS son reconocidos por snRNP (U1,2,4,5,6). Lupus eritematoso sistémico (bloqueo de sitios de corte de los intrones) ✔ Formación del intermediario Lariat: 2’OH de un residuo de Adenilato en el brazo del intrón se une con el P del extremo 5’ del intrón 1: enlace 2’5’ fosfodiester ✔ El 3’ OH libre del exón 1 ataca el enlace fosfodiester entre el intrón 1 ( extremo 3’) y el exón 2 ( extremo 5’) Proteína ƥ o Proteína Rho Proteína ƥ o Proteína Rho ⮚ Ayuda a la ARN polimerasa a reconocer el sitio de terminación: AUAAAA/UUUU ⮚ Proteína ƥ hidroliza ATP en presencia de una hebra simple de ARN naciente de la burbuja de transcripción ⮚ Ausencia de Proteína ƥ en M13 fago filamentosos: 10 S vs 23S ⮚ En E coli: 10S, 13S, 17S, no p 23S ⮚ En E coli Proteína nusA modula terminación ⮚ ƛphago sintetiza proteínas anti-terminación ⮚ E coli sintetiza atenuadores regulados por necesidades nutricionales ARNt: modificaciones postranscripcional En E coli ⮚Ribonucleasa P modifica el extremo 5´ de todos los ARNt ⮚Ribonucleasa III procesa los ARN ribosómicos: 5S, 16S y 23S ⮚Adición de nucleótidos al extremo 3´ de las ARNt: sustitución de UU por CCA ⮚Modificación de bases y ribosa de los ARNs: En procariotas algunas bases son metiladas o modificadas (ribotimidilato y seudouridina) ARNt: modificaciones postranscripcional En eucariotas ⮚ Se metila los 2´OH de la ribosa (1/100) ⮚Modificación del extremo 5´: eliminación del segmento guía ⮚Modificación del extremo 3´ sustitución de UU por CCA ⮚ Remoción del intrón por endonucleasa: el 14- intrón cerca del anticodón ARNt ⮚ Simples cadenas de 73-93 nucleótidos (25 kd) ⮚ El extremo 5’ es fosforilado: pG ⮚ El extremo 3’ tiene un OH libre donde se unirá el AA al residuo de Adenosilo (ACC) ⮚ Contiene inusuales bases (7- 15/molécula): I, seudouridina (ψ), dihidrouridina (UH2), ribotimidina, I y G metiladas. Prevé contra apareamiento de bases y carácter hidrofóbico importante para interacción con sintetasa y proteínas ribosomales ARNt ⮚Secuencia especifica (Alanina: IGC) en la mitad de la molécula, es el anticodón ⮚El anticodon contiene 7 bases: Pirimidina- pirimidina-X-Y-Z- base modificada- base variable ⮚La mitad de los nucleótidos están emparejados formado doble hélice. Cinco segmentos no lo son. Secuencia CCA, bucle TψC, el brazo extra (secuencia variable), bucle DHU y secuencia anticodón ARN ribosómico ⮚Procariotas 50S 23S,5S, 34 proteínas(L1-34): L7 L12 70S 30S 16S, 21 proteínas (S1-21) ARN ribosómico en procariota ⮚ La modificaciones de 16S inhibe la síntesis proteica ⮚ La eliminación de alguna proteína ribosomal enlentece a síntesis ⮚ La 16 S detecta el sitio de inicio de la traducción proteica ⮚El extremo 3’ de los ARNt interactúan con ARNr 23S ⮚ Los antibióticos que inhibe síntesis proteica no interactúan con ARNr sino con proteínas ribosomales ⮚El complejo ARNr posee tres sitios: P (peptidilo), A (aminoacilo) y E (exit ó salida) ARN ribosómico en eucariotas ARN ribosómico en eucariotas Ribosomas ⮚ Ribosomas: 60S , 40S 80S (4200 kd) ⮚ Ribosoma 40S: 18S (16S) ⮚Ribosoma 60S: 28S(23S),5S,5.8S Activación de los Aminoácidos • Formación de intermediarios aminoácidos esteres. Aminoacil-adenilatos (Aminoacil-AMP) • El carboxílico grupo de un aminoácido es enlazado con el OH grupo(2-3) de la ribosa de la adenosina del extremo 3’ del ARNt formándose el Aminoacil ARNt • Reacción catalizada por Aminoacil ARNt sintetasa En procariotas la aminoacil ARNt sintetasa • Al menos hay una aminoacil ARNt sintetasa para cada AA • En E coli, Aminoacil ARNt sintetasa clase I y II • Aminoacil ARNt sintetasa II: Ala, Asn, Asp, Gly, His, Lys, Phe, Ser, Pro, Thr (AA peqeños) Aminoacil ARNt sintetasa ⮚ Aminoacil ARNt sintetasa es altamente selectiva tanto para seleccionar el AA como el ARNt ⮚ La enzima debe distinguir entre AA similares ⮚ Ile vs Val: Ile contiene un grupo metileno (-3Kcal/mol ~ 200 veces favorable). [Val] 5 veces mayor. Error 1/3000. ⮚ La sintetasa corrige sus propios errores, promoviendo la hidrólisis de Val-AMP ⮚ El sitio hidrolítico de la sintetasa es grande para acomodar a Val-AMP pero muy pequeño para permitir la entrada de Ile Valina Isoleucina Aminoacil ARNt sintetasa ⮚ Como la sintetasa distingue entre Val y Tre (parecidos en el tamaño) ⮚ Tre difiere de Val en un OH en vez de un grupo CH3 ⮚ La aminoacil ARNt sintetasa para Val tiene 2 sitios catalíticos: acilación de ARNt (hidrofóbico) y hidrolisis del incorrecto ARNt acilado (hidrofílico) ⮚ ARNt-Tre es hidrolizado mucho mas rápido porque el hidrolítico sitio es hidrofílico Valin a Treonin a Aminoacil ARNt sintetasa en procariotas ⮚ Como las sintetasa escogen su ARNt ⮚ Las sintetasa tiene alta fidelidad en reconocer el anticodón del ARNt ⮚ El AA unido al ARNt no reconoce el codón del ARNm ⮚ Algunos ARNt pueden reconocer mas de un codón : Ala-ARNt reconoce 5’ GCU, GCC,GCA 3´ (codón) 3’CGI, CGI, CGI 5’ (anticodón) Primera base del Anticodón Tercera base del codón C G A U U A ó G G U ó C I U, C, ó A Como comienza la síntesis proteica en procariotas… ⮚El primer codón traducido esta alejado 25 nucleótidos del extremo 5’ ⮚En procariotas el ARNm puede ser policistrónico: 7000 nucleótidos , 5 enzimas para síntesis de Trip en E coli ⮚En bacterias el inicio de la traducción proteica es una N- formil-metionina (fARNt): N10 formil THF (Acil-ARNt sintetasa) ⮚El codón de iniciación es AUG (GUG) que codifica para fMet ⮚El codón AUG es antecedido por una región rica en bases púricas (10). Esta secuencia se complementa con secuencia del extremo 3’ del ARNr 16S Como comienza la síntesis proteica en procariotas Complejo de iniciación ⮚ La 30S forma un complejo con IF1, 2, 3 ⮚GTP esta unido a IF2 ⮚ Formil-Met-ARNt es reconocido por IF2 y libera IF3 ⮚Hidrólisis de GTP permite la unión de la 50S (60S) y liberación de IF1-2 ⮚ Las proteínas L7/L12 (50S) participan en la hidrólisis del GTP, esencial para la formación del complejo de iniciación ⮚ Formil-Met-ARNt se une al sitio P del ARNr. No interactúa con los Factores de elongación Etapa de iniciación de la síntesis proteica en eucariotas 1. Ribosomas ⮚ Ribosomas: 60S , 40S 80S (4200 kd) ⮚ Ribosoma 40S: 18S (16S) ⮚ Ribosoma 60S: 5S,28S(23S), 5.8S 2. Iniciador: Met-ARNti 3. Señal de inicio ⮚ El codón de iniciación es AUG, sin la secuencia rica en bases púricas en el extremo 5’ ⮚ 40S ataca el 5’cap del ARNm para seleccionar el codón iniciador ⮚ El ARNm en eucariota tiene un solo codón de inicio, para solo una cadenapolipeptídica 3. Complejo iniciador ⮚ 9 factores de incitación Etapa de iniciación de la síntesis proteica en eucariotas 3. Complejo iniciador ⮚9 factores de incitación IF1 IF2: GTP forma de IF2 (1000 kd) une ARNti con el 40S IF3: Une las proteínas unidoras del Cap (CBPs) con el Cap del ARNm y localiza a AUG en el extremo 5’ IF4: Es el ATP IF5: Induce la liberación de IF2 y IF3, al unirse ARNti con el codón AUG, por hidrolisis de un GTP-IF2 60S se une al complejo (ARNt, mARN, 40S) Etapa de elongación de la síntesis proteica en procariotas ⮚ Se inicia con la incorporación de un Aminoacil ARNt en el sitio A del ribosoma que sea complementario al codón del ARNm( Se lee 5´ 3´ ) ⮚Esto lo permite la acción de un EF-Tu ⮚ Luego que EF-Tu posiciona al ARNt al sitio A se hidroliza un GTP. El enlace pepitico no se forma hasta que el EF-Tu es liberado del aminoacil ARNt. Esto requiere EF-Tu-GDP, para luego abandonar el ribosoma ⮚EF-Ts se une al complejo EF-Tu-GDP e induce su disociación ⮚Un nuevo GTP se une al EF-Tu y EF-Ts se libera y puede iniciar un nuevo ciclo Etapa de elongación de la síntesis proteica en eucariotas ⮚El ciclo GTP-GDP del factor de elongación (1α/EF-Tu) es clave para la fidelidad de la síntesis proteica ⮚Depende de tener el correcto ARNt en el sitio A cuando se forma el enlace peptídico ⮚En el sitio GTPasa- EF 1α (EF-Tu), el enlace no es formado hasta que el EF-Tu sea liberado, lo cual requiere que se hidrolice GTP a GDP ⮚Le permite a la secuencia codón-anticodón ser re- chequeada dos veces p:(1-ɛ)2 10 -4 por residuo de AA ⮚EF1βγ (EF-Ts) cataliza el cambio de GTP por GDP ⮚EF2 en eucariota(EFG) media la traslocación-GTP dependiente del péptido creciente, desde el sitio A al sitio P ⮚La terminación se realiza por eRF, una proteína-GTP ⮚eIF3 previene la re-asociación de los ribosomas Etapa de elongación de la síntesis proteica en procariotas ⮚ Ya se ha formado el complejo fmet ARNti en el sitio P y un aminoacil ARNt en el sitio A y el EF-Tu ha abandonado el ribosoma ⮚ Se forma el enlace peptídico ⮚ Esta reacción es catalizada por la enzima peptidil transferasa una enzima ribososmica de la 50S ⮚ La fmet de fmet ARNti es transferido al amino grupo del primer aminoacil ARNt , formando un dipeptidil ARNt (50S) ⮚ Se da la traslocación : tres movimientos deacilado ARNti sale del sitio P, el dipéptido abandona el sitio A y un nuevo Aminoacil ARNt entra al sitio A y el ARNm se mueve tres nucleótidos ⮚ El deacilado ARNti pasa al sitio E ⮚ Esta traslocación es realizada por EFG(EF2) unido a un GTP ⮚ Proteínas del 50S (L11, L7/L12) y 23S ARNr ayudan a mover el péptido y ARNm Fase de terminación de la síntesis proteica ⮚Normalmente no hay ARNt complementario con los codones UAG,UGA, UAA ⮚Estos codones son reconocidos por factores o proteínas de liberación ⮚RF1 reconoce UAG UAA ⮚RF2 reconoce UAA y UGA ⮚ARNr 16S también ayuda al terminación de la síntesis proteica ⮚La presencia de RF en el codón terminador en el sitio A activa la peptidil transferasa para que hidrolice el enlace pepitico entre el péptido y el ARNt en el sitio P y se libera el péptido Prematura finalización de la síntesis proteica ⮚ El antibiótico puromicina libera el péptido naciente prematuramente antes de finalizar la síntesis proteica ⮚ Este es un análogo terminal aminoacil-adenosina de ARNt. Se une al sitio A e inhibe la entrada de otro aminoacil ARNt ⮚ Contiene un grupo amino que es capaz de formar un enlace pepitico con el carboxílico grupo del péptido naciente mediante la acción de la peptidil transfersa ⮚ El peptidil-puromicina se disocia del ribosoma y la síntesis proteica finaliza prematuramente ⮚ El nombre de los sitios P-A viene de los estudios con puromicina ⮚ Cuando el péptido esta en el sitio A no es capaz de reaccionar con la puromicina ANTIBIÓTICO ACCIÓN Estreptomicina y otros antibióticos aminoglicósidos En procariotas inhibe la fase de indicación y lectura errada de los ARNm Tetraciclinas En procariotas se une con la subunidad 30S e inhiben la unión de los ARNt Cloranfenicol En procariotas Inhibe la actividad peptidil transferasa de la subunidad 50S Eritromicina En procariotas se une a la subunidad 50S e inhibe la traslocación Puromicina En eucariotas y procariotas causa prematura terminación de la síntesis proteica Bloqueo de la síntesis proteica ⮚ Corynebacterium difteriae produce una proteína toxica ⮚Microgramos de la toxina difterica es letal en pacientes no inmunizados ⮚ Inhibe síntesis proteína ⮚ La toxina es fraccionada en 2 segmentos pequeños (fragmento A: 21kd y fragmento B: 40 kd), una vez entra a las células hospedadoras ⮚ Fragmento A cataliza covalentemente la modificación de EF2, que cataliza la traslocación e eucariotas de la síntesis proteica ⮚ EF2 ahora tiene diftamide, en vez de His ⮚ El fragmento A cataliza la transferencia de una unidad de adenosina difosfato ribosa del NAD a un átomo de N del anillo de diftamide ⮚ Esta ADP-ribosilación de una cadena simple de EF2 bloquea su capacidad de traslocar la cadena pepitica creciente y cesa la síntesis proteica Destino de los proteínas recién sintetizadas en eucariotas ⮚Los polipéptidos nacientes son traslocados a la membrana del Retículo endoplásmico (RE) a través de una señal (secuencia). ⮚RE que esta unido a ribosomas se llama RE rugoso ⮚REE sintetiza proteínas lisosomales, proteínas secretoras y proteínas de membrana plasmática ⮚En el lumen del RE los polipéptidos son modificados: cortados, glicosilados ⮚Luego son trasportados al Complejo aparato de Golgi donde son modificados para ser liberadas en gránulos de secreción, formación de membranas o enzimas lisosómicas Destino de los proteínas recién sintetizadas en eucariotas ⮚Diferencia estrategias usa la célula eucariota para enviar las proteínas al núcleo, mitocondria, peroxisomas y cloroplastos. Receptores mediadores de endocitosis de membrana plasmática ⮚La vida media de una proteína esta relacionada con el AA terminal ⮚Las proteínas mitocondriales y cloroplasto no se movilizan hacia RER ⮚El péptido con su segmento señal penetra a través de la membrana del RER Destino de los proteínas recién sintetizadas en eucariotas ⮚ Que hace que el péptido recién sintetizado se mueva hacia el ER rugoso. ⮚ Una secuencia de residuos de AA cerca del extremo amino terminal del polipéptido naciente, es cortada por una peptidasa en el lumen del RE ⮚ Cientos de proteínas se le conoce la secuencia de este segmento: hGH, hproinsulina, bproalbumina, hvirus A influenza, clisosima . Su longitud va 13-36 AA . El amino terminal contiene AA cargados positivamente . Una porción hidrofobica:10-15 AA. Ala, Leu, Val, Ile, Phe . El ultimo residuo antes del corte es un AA pequeño y neutro: Ala ⮚ No todas las proteínas de membrana y secretora tienen este segmento señal. Algunas proteínas contienen una secuencia señal interna como la Ovoalbúmina (AA 22-41) Destino de los proteínas recién sintetizadas en eucariotas ⮚ Como se reconoce esta secuencia o segmento señal por las membranas del RER: Ribonucleoproteinas llamadas partículas reconocedoras de señal (SRP) ⮚ SRP: (7SL) molécula de ARN de 300 nucleótidos y seis cadenas diferentes de polipéptidos ⮚ SRP se une fuertemente a los ribosomas que tiene polipéptidos nacientes con péptidos señal ⮚ SRP se une a los receptores -SRP (α y β subunidad) ⮚ Un GTP-receptor SRP (subunidad α) ⮚ GTP GDP, liberando SRP del péptido ⮚ Durante este evento, el péptido penetra a través de la membrana del RER Destino de los proteínas recién sintetizadas en eucariotas ⮚La membrana del RER posee canales proteicos conductores ⮚El segmento señal abre canales , solo cuando la naciente péptido esta listo para traslocarse a través de las membranas del RE ⮚Ocurre un enlentecimiento de la elongación mientras el péptido naciente este unido al SRP, previniendo contra prematuro plegamiento del péptido naciente Control de expresión genética en procariotas ⮚A nivel de la transcripciónmas que de traslación ⮚Muchos genes forman asociaciones llamadas Operón ⮚Una transcripción coordinada de genes en el Operón son bloqueados por proteínas represores y activadas por proteínas estimulatorias ⮚ E coli: Operón de Lactosa y Triptófano Control de expresión genética en procariotas ⮚ E coli usa lactosa como fuente de carbono ⮚ β-galactosidasa hidroliza lactosa en glucosa y galactosa ⮚ Si E coli crece en medios de cultivo con lactosa, hay cientos de moléculas de β-galactosidasa, pero si crece en glicerol o glucosa, solo expresa unas pocas moléculas de β- galactosidasa ⮚ β-galactosidasa es una enzima inducible ⮚ Se requiere: Galactoside-permeasa (transporte de lactosa a través de la membrana de la bacteria) y tiogalactoside transacetilasa (transfiere un grupo acetilo desde la Acetil-CoA al grupo OH-C6 de tiogalactoside) Control de expresión genética en procariotas ⮚El inductor es Alolactosa, cuya síntesis es catalizada por la β-galactosidasa, formada de lactosa por transglicosilación ⮚La cantidad de permeasa y trasacetilasa crece proporcional al numero de β-galactosidasa ⮚El Operón de Lactosa son codificados por tres genes contiguos, genes estructurales: z, y, a ⮚El Operón de Lactosa posee un gene regulatorio (Represor: o) y sitio operador (Operador: i) ⮚La unión del represor con el operador prevé la transcripción de los genes estructurales Control de expresión genética en procariotas ⮚ La asociación de los genes estructurales y el operador recibe el nombre de Operón Lac ⮚ El Operón también tiene sitio para unir el promotor: p, para unir la ARN polimerasa ⮚ Beta-galactosidasa es una enzima inducible ⮚ En ausencia de un inductor para la galactosa, una proteína, represor-Lac se une al operador y bloquea la transcripción de los genes β-galactosidasa y las otras dos enzima ⮚ Hay inductores como isopropiltiogalactoside (IPTG), se une al Represor, previniendo su interacción con el operador y permitiendo la transcripción ⮚ Lac-Represor, en ausencia del Inductor, se une al operador y bloque la transcripción ⮚ Los genes estructurales pueden ser transcritos para producir un ARNm que producirá mas de una proteína galactosidasa (policistrónico transcrito) Control de expresión genética en procariotas ⮚AMPc, estimula la transcripción de muchos catabólicos operones ⮚AMPc se une a la proteína CAP (proteína activadora de genes catabólicos) ⮚Al unirse AMPc-CAP al sitio especifico de región promotora del Operón estimula la unión de la ARN polimerasa y se inicia la transcripción ⮚La expresión del Lac Operón necesita ambos AMPc e inductor galactoside, cuando la glucosa es escasa Control de expresión genética en procariotas ⮚ El triptófano también posee un Operón (p, o, a, E, D, C, B, A) ⮚En E coli Trp Operón formado por cinco enzimas (E, D, C, B, A), el cual convierte el Chorismato en Trp ⮚Estas enzimas están sintetizadas secuencialmente, coordinadamente, y en equimolares cantidades para traslocar una ARNm policistrónico (vida media:3 min) ⮚El trp Operón posee un Represor, unido fuertemente con Operador (o) y un promotor(p) ⮚El Trp Represor prevé la unión de la ARN polimerasa al promotor-Trp, por lo que los genes de las cinco enzimas no se pueden transcribir ⮚El Trp Represor es una dímero de 107 residuos/subunidad, codificado por el gen TrpR, el cual esta alejado del Trp Operón Control de expresión genética en procariotas ⮚ El Operón de Trp posee una sitio terminal de control, el atenuador (a) ⮚ El sitio atenuador esta ubicado entre el operador y el gen de la primera enzima ⮚ El sitio atenuador contiene secuencia rica en GC, seguido de una secuencia rica en AT ⮚ El sitio atenuador complementa al sitio operador a regular la transcripción de los genes de las enzimas del Trp Control de expresión genética en procariotas ⮚Cuando se ha sintetizado suficiente Trp la transcripción es bloqueada a través de la unión del complejo represor al operador ⮚La atenuación mecanismo basado en acoplar la transcripción y traslación. La transcripción termina en el sitio atenuador precedente al primer gen estructural , si el AA sintetizado es abundante ⮚La atenuación es mediada por la traslación de un ARNm líder Expresión genética en cromosomas eucariotas Como el ADN eucariota se empaca y replica ⮚Participan básicas proteínas, las Histonas, representan la mitad del peso y de los cromosomas eucariotas. Juegan un papel importante en la compactación del ADN, plegándose sobre si mismo, formando un material nucleoprotéico/ complejo ADN-proteína conocido también como Cromatina ⮚Las Histonas se disocia del ADN con tratamiento de acido o bases diluidas ⮚Histonas 1-4, con alto contenido de cargas positivas, 1:4 residuos son Lis o Arg en su cadena lateral Expresión genética en cromosomas eucariotas Como esta controlado la expresión genética en eucariotas ⮚En Eucariotas muchos genes están silentes menos que ellos son activados por proteínas-factores de transcripción (TF) al unirse a sitios múltiples de control sobre el ADN ⮚TF actúan cooperativamente con el promotor para ensamblar el apartado transcripcional en el sitio de iniciación ⮚ La estructura tridimensional de varios módulos de unión del ADN : dedos zing, receptores nucleares, zipper de leucina y Homo-dominios
Compartir