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¿Cómo termina la transcripción?

¿Cómo termina la transcripción?


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En la terminación dependiente de rho en procariotas, ¿cómo "sabe" la ARN polimerasa que ha llegado al final de un gen y que tiene que detenerse para que el factor rho pueda unirse al sitio de rutina del ARNm? ¿Existe una secuencia de terminación en la plantilla de ADN que “señala” el final de un gen?

Y en consecuencia, ¿cómo "sabe" el factor rho cuándo unirse al ARNm? ... ¿cómo reconoce el factor rho que la ARN polimerasa se ha detenido para que pueda iniciar su actividad ATPasa para disociar el complejo de transcripción del ADN y liberar el ARNm?


La terminación de la síntesis de la molécula de ARN en bacterias también se indica mediante una secuencia en la hebra molde de la molécula de ADN.
Esta secuencia de nucleótidos en la hebra molde es el sitio de pausa de la ARN polimerasa. Cuando el RNAP continúa su transcripción, llega a este sitio y detiene su actividad de transcripción aquí. La longevidad de esta pausa también puede verse afectada por varios factores, como iones altos de $ Mg ^ {2 +} $ en algunos casos.

Mientras tanto, el factor rho, que después de unirse al sitio de rutina, continúa su translocación a lo largo del ARNm (suponiendo que el ARNm se sintetice aquí) en la dirección 5'-3 'utilizando su actividad ATPasa. El factor rho aprovecha esta oportunidad cuando RNAP ha detenido su actividad de transcripción en el Sitio de pausa de RNAP para alcanzar este complejo ternario de elongación de la transcripción. Cuando ha llegado a este complejo comienza su Helicasa dependiente de ATP actividad que separa la hélice híbrida ARN-ADN, provocando la liberación del ARNm.


En los procariotas, la transcripción y la traducción ocurren casi simultáneamente. Aguas abajo del codón de terminación de la traducción, existe un sitio rico en C en el ARNm llamado sitio de utilización de rho (rutina) y otro sitio llamado punto de detención de la transcripción (tsp).

La terminación de la transcripción dependiente de Rho se rige principalmente por las secuencias de utilización (rutina) de Rho en sentido ascendente de un terminador

¿Cómo sabe la ARN polimerasa que ha llegado al final? La ARN polimerasa se detiene en el sitio tsp durante la transcripción. El sitio de rutina funciona como un sitio de carga de ARNm y también funciona para activar el factor rho. El factor rho activado viaja por el ARNm mientras aún está unido al sitio de la rutina y se pone al día con la ARN polimerasa en pausa. El contacto con la ARN polimerasa conduce a la ARN polimerasa a disociarse del complejo transcripcional. Puede leer sobre la disociación aquí, aunque el artículo está detrás de un muro de pago.

Creo que respondí el "¿cuándo lo sabe rho?" también. Lea el artículo de wikipedia sobre esto también


¿Cómo termina la transcripción? - biología

El proceso de Transcripción tiene lugar en el citoplasma de los procariotas y en el núcleo de los eucariotas. Utiliza el ADN como plantilla para producir una molécula de ARN (ARNm). Durante la transcripción, se produce una hebra de ARNm que es complementaria a una hebra de ADN. La figura 1 muestra cómo ocurre esto. Eventualmente, porciones del ARNm transcrito se convertirán en proteínas funcionales.

Figura 1. Descripción general de la transcripción. La transcripción usa la secuencia de bases en una hebra de ADN para hacer una hebra complementaria de ARNm. Los tripletes son grupos de tres bases de nucleótidos sucesivas en el ADN. Los codones son grupos complementarios de bases en el ARNm.


¿Cuál es el resultado final de la transcripción?

El resultado de la transcripción es una cadena complementaria de ARN mensajero (ARNm).

Explicación:

El resultado de la transcripción es una cadena complementaria de ARN mensajero (ARNm).

Explicación:

La transcripción da como resultado la producción de ARN, que puede ser ARNm, ARNr y ARNt.

En procariotas, la ARN polimerasa simple puede formar los 3 tipos de ARN, pero en eucariotas 3 tipos diferentes de ARN polimerasa catalizan la transcripción como: -

ARN polimerasa 1 - ARNr
ARN polimerasa 2 - ARNm
ARN polimerasa 3 - ARNt


¿Cuál es el producto final de la transcripción?

El producto final de la transcripción es el ARN, una molécula monocatenaria formada por nucleótidos de ARN. Los tres tipos principales de ARN producidos en la transcripción son ARNm, ARNt y ARNr.

ARN mensajero

El ARNm es responsable de transportar información genética desde el núcleo hasta el citoplasma. El ARNm se produce mediante la transcripción de genes que codifican proteínas. Un proceso llamado traducción convierte la secuencia de codones del ARNm en una secuencia de aminoácidos de proteínas funcionales.

Transferencia de ARN

El ARNt es responsable de llevar el aminoácido correspondiente a los ribosomas durante la traducción. Debido a las regiones complementarias, el ARNt forma una estructura de bucle de horquilla. Transporta aminoácidos reconociendo el codón por su región anticodón. La región anticodón de un ARNt se muestra en rojo en Figura 2.

Figura 2: ARNt

ARN ribosómico

El ARNr es un componente de un ribosoma que facilita la traducción. Un ribosoma consta de dos subunidades: una subunidad pequeña y una subunidad grande.

Conclusión

El producto final de la transcripción puede ser ARNm, ARNt, ARNr u otro ARN no codificante. Los tres tipos principales de ARN tienen un papel en la síntesis de cadenas de aminoácidos. El ARNm es el transcrito que contiene la secuencia de codones para la síntesis de una cadena polipeptídica. El ARNt aporta los aminoácidos correspondientes al complejo de traducción. El ARNr forma ribosomas en los que tiene lugar la traducción.

Referencia:

1. "Descripción general de la transcripción". academia Khan, Disponible aquí.

Imagen de cortesía:

1. & # 8220DNA transcription & # 8221 Por reelaborado y vectorizado por mí mismo & # 8211 National Human Genome Research Institute, (dominio público) a través de Commons Wikimedia
2. & # 8220TRNA-Met levadura & # 8221 Por Yikrazuul & # 8211 Trabajo propio PMID 19925799 (CC BY-SA 3.0) vía Commons Wikimedia

Biografía del autor: Lakna

Lakna, licenciada en Biología Molecular y Bioquímica, es Bióloga Molecular y tiene un gran interés en el descubrimiento de cosas relacionadas con la naturaleza.


¿Cómo termina la transcripción? - biología

En la transcripción, la hebra de ADN que se utiliza para sintetizar el ARNm se conoce como hebra molde. Considerando que, la hebra codificante o no molde coincide con la secuencia del ARN. Sin embargo, no coincide exactamente con él, ya que el ARN tiene uracilo (U) en lugar de timina (T). Los nucleótidos del ARN se conocen como ribonucleótidos. Estos nucleótidos se unen a la hebra molde a través de enlaces de hidrógeno después de que se abre la molécula de ADN. Y luego esos nucleótidos se unen con un enlace fosfodiéster al igual que el ADN.

El ARN es una enzima que sintetiza ARN a partir de la hebra molde de ADN. Y sucede de manera muy similar a la ADN polimerasa, excepto por el hecho de que no requiere un cebador antes de que comience la transcripción. Las bacterias tienen una sola ARN polimerasa, mientras que los eucariotas tienen tres enzimas diferentes.

Inicio de la transcripción

La transcripción se inicia mediante la unión de una proteína conocida como sigma. El sigma se adhiere a una hebra del ADN (la hebra molde) en una ubicación muy específica. En las bacterias, existen varios sigmas y cada uno inicia la transcripción de una secuencia específica de ADN (o gen). Una vez que esta proteína sigma se adhiere a la molécula de ADN, sirve para guiar la ARN polimerasa hacia abajo por la hebra molde. La proteína sigma reconoce y se une a lo que se considera la secuencia promotora. La secuencia promotora es un grupo específico de pares de bases. Una vez que el sigma se une al ADN, comienza la transcripción. Hay varios sigmas diferentes. Cada uno es único e inicia la síntesis de un gen específico o, en algunos casos, varios genes diferentes. Si bien hay varios sigmas, cada uno para diferentes complejos de genes, la ARN polimerasa es la misma molécula que se conecta a todos los diferentes sigmas. La ARN polimerasa agrega ribonucleótidos a la hebra molde basándose en el apareamiento de bases complementarias, generando un ARNm.

La proteína sigma primero abre la doble hélice del ADN en la sección promotora de la cadena de ADN. Luego, la hebra molde del ADN se enhebra a través de la ARN polimerasa. Los nucleótidos de ARN entrantes pasan a través de un canal en la proteína sigma y se emparejan con las bases complementarias de la hebra molde del ADN. En este punto, la ARN polimerasa es funcional y comienza a funcionar. Y una vez que eso sucede, el sigma se desconecta de la cadena de ADN. Esto define el comienzo de la fase de elongación de la transcripción.

Una vez que se adjunta el sigma apropiado, la ARN polimerasa se une a la proteína sigma. Después de una unión exitosa, el sigma guía el ADN a su lugar dentro de la ARN polimerasa. A medida que el ADN pasa a través de la ARN polimerasa, los enlaces de hidrógeno se dividen entre la molécula de ADN mediante una cremallera. Una vez que el ADN se inserta en la ARN polimerasa, los ribonucleótidos ingresan por un portal de entrada a la ARN polimerasa y se emparejan con los D-nucleótidos en función del emparejamiento de bases complementarias. Similar al emparejamiento de bases de ADN, los desoxirribonucleótidos que contienen citosina (D-citosina) se emparejan con los ribonucleótidos que contienen guanina (R-guanina), los pares de D-guanina con R-citosina y los pares de D-timina con R-adenina. A diferencia del emparejamiento de bases de ADN, la D-adenina se empareja con el R-uracilo. A través de otro portal en la ARN polimerasa, emerge el ARNm en desarrollo. Una vez que la ARN polimerasa sintetiza algunos ribonucleótidos, se elimina la proteína sigma. Una vez que se elimina el sigma, se puede reutilizar para iniciar la transcripción.

Alargamiento de la transcripción

El alargamiento en la transcripción es bastante sencillo. La ARN polimerasa se desliza a lo largo de la molécula de ADN abierta haciendo coincidir los pares de bases de ARN complementarios de la hebra molde del ADN abierto. Una vez que se elimina el sigma, la ARN polimerasa continúa descomprimiendo la plantilla y las hebras codificadoras del ADN, y los nucleótidos R se unen mediante enlaces fosfodiéster utilizando el código proporcionado por la hebra plantilla de ADN. El ADN entrante entra en un portal de entrada y se abre con una cremallera. A medida que el ADN pasa por la cremallera, los enlaces de hidrógeno se vuelven a unir entre la cadena de codificación y la plantilla y la doble hélice del ADN sale a través de un portal de salida. Los ribonucleótidos ingresan a través de otro portal de entrada y se combinan a través del emparejamiento de bases complementarias con la hebra molde de ADN. Los nucleótidos R se unen mediante enlaces fosfodiéster. Los ribonucleótidos se agregan continuamente al extremo 3 'de la cadena de ARN en desarrollo. El extremo 5 'de la cadena de ARN sale a través de otro portal de salida de la ARN polimerasa.

Terminación de la transcripción

En las bacterias, una vez que la ARN polimerasa transcribe una secuencia específica de ribonucleótidos de la cadena de la plantilla de ADN, la transcripción termina (o termina). Cuando se sintetiza esta secuencia, una sección del ARN se dobla sobre sí misma y forma una doble hélice corta basada en el apareamiento de bases complementarias. Esto forma un Horquilla de ARN. Esta horquilla obliga al ARN a separarse del ADN y la ARN polimerasa se desprende y el ADN abierto se vuelve a unir basándose en el emparejamiento de bases complementarias.

Transcripción en eucariotas

Fundamentalmente, la transcripción en eucariotas es similar a la transcripción en procariotas con algunas excepciones. En las bacterias, la ARN polimerasa puede sintetizar cualquier molécula de ARN. En eucariotas, hay tres ARN polimerasas diferentes (I, II y III). La ARN polimerasa I es la principal responsable de la síntesis de ARN ribosómico (ARNr), la molécula que forma los ribosomas. La mayoría de las ARN polimerasas eucariotas son ARN polimerasa II. La ARN polimerasa II es responsable de sintetizar el ARNm, lo que la convierte en la única ARN polimerasa capaz de transcribir genes que codifican proteínas. La ARN polimerasa III es responsable de sintetizar el ARN de transferencia (ARNt). Durante la traducción, los ARNt leen los mensajes del ARNm y enlazan una secuencia de aminoácidos específica que genera proteínas.

Cuando la transcripción bacteriana es iniciada por una proteína sigma, las ARN polimerasas en eucariotas requieren un grupo de proteínas conocidas como factores de transcripción basal. Como sigma en procariotas, una vez que los factores de transcripción basal se unen al ADN, su respectiva ARN polimerasa se une y comienza la transcripción. El proceso de elongación es prácticamente idéntico en procariotas y eucariotas. Sin embargo, la terminación de la transcripción difiere entre procariotas y eucariotas. En eucariotas, una secuencia corta en el ADN indica la unión de una enzima aguas abajo de la transcripción activa. Esta enzima corta el ARN emergente, dejando la ARN polimerasa.

En eucariotas, el pre-ARN está formado por regiones de ARNm que codifican aminoácidos (conocidos como exones) y regiones de ARNm que no codifican aminoácidos. Antes de que el ARNm pueda ser funcional, los intrones deben eliminarse en un proceso conocido como empalme de ARN o modificación postranscripcional.

Modificación postranscripcional de ARNm en eucariotas

En las bacterias, la transcripción del ADN al ARNm es una vía directa. Sin embargo, en eucariotas, una vez que el ARNm es sintetizado por la ARN polimerasa II, el ARNm pasa por una modificación adicional (Fig. 11). El producto que sigue a la transcripción se conoce como transcripción primaria (o pre-ARNm). Antes de que el ARNm viaje fuera del núcleo, el ARNm se acorta cortando secciones específicas de ARNm y volviendo a unir las secciones restantes. Este proceso se conoce como empalme de ARN y el ARNm modificado resultante se conoce como ARNm maduro. Los segmentos del ARNm que se vuelven a empalmar juntos se conocen como exones (porque salen del núcleo), mientras que los segmentos de ARNm que se eliminan del pre-ARNm se conocen como intrones. Los exones (que forman colectivamente el ARNm maduro) abandonan el núcleo a través de un poro nuclear y viajan hasta un ribosoma en el citosol y comienzan el proceso de traducción.

El empalme de ARN se procesa mediante complejos híbridos de proteína-ARN conocidos como ribonucleoproteínas nucleares pequeñas (o snRNP). El empalme de ARN comienza cuando un snRNP primario se une a un nucleótido R de guanina (G) adyacente a un nucleótido R de uracilo (U) en el extremo 5 'del pre-ARNm. Esto marca el límite exón-intrón. Otro snRNP secundario lee de 5 'a 3' por debajo del ARNm y cuando entra en contacto con una adenina (A), se adhiere en ese punto. Este punto representa el límite intrón-exón. Una vez que los snRNP primarios y secundarios se unen, otros snRNPS se unen a ellos, en un complejo conocido como espliceosoma. Colectivamente, el espliceosoma rompe el enlace G-U del snRNP primario y el enlace entre la adenina (A) del snRNP secundario y su nucleótido R adyacente. Dado que U y A son bases complementarias, los espliceosomas los colocan en estrecho contacto entre sí, generando un bucle de intrones. Los nucleótidos del bucle intrón se desmontan en sus monómeros, ribonucleótidos, y se reciclan para futuros eventos transcripcionales. Los exones se vuelven a empalmar para generar un ARNm maduro.


Transcripción

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Transcripción, la síntesis de ARN a partir de ADN. La información genética fluye del ADN a la proteína, la sustancia que da forma a un organismo. Este flujo de información ocurre a través de procesos secuenciales de transcripción (ADN a ARN) y traducción (ARN a proteína). La transcripción ocurre cuando existe la necesidad de un producto génico particular en un momento específico o en un tejido específico.

Durante la transcripción, generalmente se copia solo una hebra de ADN. Esto se denomina hebra molde y las moléculas de ARN producidas son ARN mensajeros (ARNm) de cadena sencilla. La hebra de ADN que correspondería al ARNm se llama hebra codificante o codificante. En eucariotas (organismos que poseen un núcleo), el producto inicial de la transcripción se llama pre-ARNm. El pre-ARNm se edita extensamente mediante empalme antes de que el ARNm maduro se produzca y esté listo para ser traducido por el ribosoma, el orgánulo celular que sirve como sitio de síntesis de proteínas. La transcripción de cualquier gen tiene lugar en la ubicación cromosómica de ese gen, que es un segmento relativamente corto del cromosoma. La transcripción activa de un gen depende de la necesidad de la actividad de ese gen en particular en una célula o tejido específico o en un momento dado.

Pequeños segmentos de ADN son transcritos en ARN por la enzima ARN polimerasa, que logra esta copia en un proceso estrictamente controlado. El primer paso es reconocer una secuencia específica en el ADN llamada promotor que significa el inicio del gen. Las dos hebras de ADN se separan en este punto y la ARN polimerasa comienza a copiarse desde un punto específico en una hebra del ADN utilizando un tipo especial de nucleósido que contiene azúcar llamado ribonucleósido 5'-trifosfato para comenzar la cadena de crecimiento. Se usan trifosfatos de ribonucleósido adicionales como sustrato y, mediante la escisión de su enlace fosfato de alta energía, se incorporan monofosfatos de ribonucleósido en la cadena de ARN en crecimiento. Cada ribonucleótido sucesivo está dirigido por las reglas de apareamiento de bases complementarias del ADN. Por ejemplo, una C (citosina) en el ADN dirige la incorporación de una G (guanina) en el ARN. Del mismo modo, una G en el ADN se copia en una C en el ARN, una T (timina) en una A (adenina) y una A en una U (el ARN de uracilo contiene U en lugar de la T del ADN). La síntesis continúa hasta que se alcanza una señal de terminación, momento en el que la ARN polimerasa cae del ADN y se libera la molécula de ARN.

Por delante de muchos genes en procariotas (organismos que carecen de núcleo), hay señales llamadas "operadores" (ver operones) donde proteínas especializadas llamadas represores se unen al ADN justo antes del punto de inicio de la transcripción e impiden el acceso al ADN por parte de la ARN polimerasa. Estas proteínas represoras evitan así la transcripción del gen al bloquear físicamente la acción de la ARN polimerasa. Normalmente, los represores se liberan de su acción de bloqueo cuando reciben señales de otras moléculas en la célula que indican que el gen necesita expresarse. Por delante de algunos genes procariotas hay señales a las que se unen las proteínas activadoras para estimular la transcripción.

La transcripción en eucariotas es más complicada que en procariotas. Primero, la ARN polimerasa de organismos superiores es una enzima más complicada que la enzima relativamente simple de cinco subunidades de los procariotas. Además, hay muchos más factores accesorios que ayudan a controlar la eficiencia de los promotores individuales. Estas proteínas accesorias se denominan factores de transcripción y normalmente responden a señales del interior de la célula que indican si se requiere transcripción. En muchos genes humanos, pueden ser necesarios varios factores de transcripción antes de que la transcripción pueda proceder de manera eficiente. Un factor de transcripción puede causar represión o activación de la expresión génica en eucariotas.

Los editores de la Encyclopaedia Britannica Este artículo fue revisado y actualizado más recientemente por Kara Rogers, editora principal.


Biología 171

Al final de esta sección, podrá hacer lo siguiente:

  • Enumere los pasos de la transcripción eucariota
  • Discutir el papel de las ARN polimerasas en la transcripción.
  • Comparar y contrastar las tres ARN polimerasas.
  • Explicar la importancia de los factores de transcripción.

Los procariotas y eucariotas realizan fundamentalmente el mismo proceso de transcripción, con algunas diferencias clave. La diferencia más importante entre la transcripción procariota y eucariota se debe al núcleo y los orgánulos unidos a la membrana de este último. Con los genes unidos en un núcleo, la célula eucariota debe ser capaz de transportar su ARNm al citoplasma y debe proteger su ARNm para que no se degrade antes de que se traduzca. Los eucariotas también emplean tres polimerasas diferentes, cada una de las cuales transcribe un subconjunto diferente de genes. Los ARNm eucariotas suelen ser monogénico, lo que significa que especifican una sola proteína.

Inicio de la transcripción en eucariotas

A diferencia de la polimerasa procariota que puede unirse a una plantilla de ADN por sí sola, los eucariotas requieren varias otras proteínas, llamadas factores de transcripción, para unirse primero a la región promotora y luego para ayudar a reclutar la polimerasa apropiada.

Las tres polimerasas de ARN eucariotas

Las características de la síntesis de ARNm eucariotas son notablemente más complejas que las de los procariotas. En lugar de una sola polimerasa que comprende cinco subunidades, los eucariotas tienen tres polimerasas que están formadas cada una por 10 subunidades o más. Cada polimerasa eucariota también requiere un conjunto distinto de factores de transcripción para llevarla a la plantilla de ADN.

La ARN polimerasa I se encuentra en el nucleolo, una subestructura nuclear especializada en la que el ARN ribosómico (ARNr) se transcribe, procesa y ensambla en ribosomas ((Figura)). Las moléculas de ARNr se consideran ARN estructurales porque tienen una función celular pero no se traducen en proteínas. Los ARNr son componentes del ribosoma y son esenciales para el proceso de traducción. La ARN polimerasa I sintetiza todos los ARNr del conjunto duplicado en tándem de genes ribosómicos 18S, 5.8S y 28S. (Tenga en cuenta que la designación "S" se aplica a las unidades "Svedberg", un valor no aditivo que caracteriza la velocidad a la que una partícula se sedimenta durante la centrifugación).

Ubicaciones, productos y sensibilidades de las tres ARN polimerasas eucariotas
Polimerasa de ARN Compartimento celular Producto de la transcripción Sensibilidad a la α-amanitina
I Nucleolo Todos los ARNr excepto el ARNr 5S Insensible
II Núcleo Todos los pre-ARNm nucleares que codifican proteínas Extremadamente sensitivo
III Núcleo ARNr 5S, ARNt y ARN nucleares pequeños Moderadamente sensible

La ARN polimerasa II se encuentra en el núcleo y sintetiza todos los pre-ARNm nucleares que codifican proteínas. Los pre-ARNm eucariotas se someten a un procesamiento extenso después de la transcripción pero antes de la traducción. Para mayor claridad, la discusión de este módulo sobre la transcripción y traducción en eucariotas utilizará el término "ARNm" para describir solo las moléculas maduras procesadas que están listas para ser traducidas. La ARN polimerasa II es responsable de la transcripción de la inmensa mayoría de genes eucariotas.

ARN polimerasa III también se encuentra en el núcleo. Esta polimerasa transcribe una variedad de ARN estructurales que incluyen el pre-ARN 5S, los pre-ARN de transferencia (pre-ARNt) y los pre-ARN nucleares pequeños. Los ARNt tienen un papel crítico en la traducción, sirven como "moléculas adaptadoras" entre la plantilla de ARNm y la cadena polipeptídica en crecimiento. Los ARN nucleares pequeños tienen una variedad de funciones, que incluyen el "empalme" de los pre-ARNm y la regulación de los factores de transcripción.

Un científico que caracterice un nuevo gen puede determinar qué polimerasa lo transcribe probando si el gen se expresa en presencia de α-amanitina, una toxina oligopéptida producida por el hongo toadstool del agárico de mosca y otras especies de Amanita. Curiosamente, la α-amanitina afecta a las tres polimerasas de manera muy diferente ((Figura)). La ARN polimerasa I es completamente insensible a la α-amanitina, lo que significa que la polimerasa puede transcribir ADN in vitro en presencia de este veneno. La ARN polimerasa III es moderadamente sensible a la toxina. Por el contrario, la ARN polimerasa II es extremadamente sensible a la α-amanitina. La toxina evita que la enzima avance por el ADN y, por lo tanto, inhibe la transcripción. Conocer la polimerasa de transcripción puede proporcionar pistas sobre la función general del gen que se está estudiando. Debido a que la ARN polimerasa II transcribe la gran mayoría de genes, nos centraremos en esta polimerasa en nuestras discusiones posteriores sobre factores y promotores de transcripción eucariotas.

Factores de transcripción y promotores de la ARN polimerasa II

Los promotores eucariotas son mucho más grandes e intrincados que los promotores procariotas. Sin embargo, ambos tienen una secuencia similar a la secuencia -10 de los procariotas. En eucariotas, esta secuencia se denomina caja TATA y tiene la secuencia consenso TATAAA en la cadena codificante. Está ubicado en -25 a -35 bases en relación con el sitio de iniciación (+1) ((Figura)). Esta secuencia no es idéntica a la E. coli -10, pero conserva el elemento rico en A – T. La termoestabilidad de los enlaces A – T es baja y esto ayuda a que la plantilla de ADN se desenrolle localmente en preparación para la transcripción.

En lugar del simple factor σ que ayuda a unir la ARN polimerasa procariota a su promotor, los eucariotas ensamblan un complejo de factores de transcripción necesarios para reclutar ARN polimerasa II en un gen codificador de proteínas. Los factores de transcripción que se unen al promotor se denominan factores de transcripción basales. Todos estos factores basales se denominan TFII (para factor de transcripción / polimerasa II) más una letra adicional (A-J). El complejo central es TFIID, que incluye una proteína de unión a TATA (TBP). Los otros factores de transcripción caen sistemáticamente en su lugar en la plantilla de ADN, y cada uno estabiliza aún más el complejo de preiniciación y contribuye al reclutamiento de la ARN polimerasa II.


Algunos promotores eucariotas también tienen una caja CAAT conservada (GGCCAATCT) en aproximadamente -80. Más arriba de la caja TATA, los promotores eucariotas también pueden contener una o más cajas ricas en GC (GGCG) o cajas de octamer (ATTTGCAT). Estos elementos se unen a factores celulares que aumentan la eficiencia del inicio de la transcripción y, a menudo, se identifican en genes más "activos" que la célula expresa constantemente.

Los factores de transcripción basales son cruciales en la formación de un complejo de preiniciación en la plantilla de ADN que posteriormente recluta ARN polimerasa II para el inicio de la transcripción. La complejidad de la transcripción eucariota no termina con las polimerasas y los promotores. Un ejército de otros factores de transcripción, que se unen a potenciadores y silenciadores en sentido ascendente, también ayudan a regular la frecuencia con la que se sintetiza el pre-mRNA a partir de un gen. Los potenciadores y silenciadores afectan la eficacia de la transcripción, pero no son necesarios para que la transcripción prosiga.

Estructuras promotoras de las ARN polimerasas I y III

Los procesos de llevar las ARN polimerasas I y III a la plantilla de ADN involucran colecciones de factores de transcripción ligeramente menos complejas, pero el tema general es el mismo.

Los elementos promotores conservados para los genes transcritos por las polimerasas I y III difieren de los transcritos por la ARN polimerasa II. La ARN polimerasa I transcribe genes que tienen dos secuencias promotoras ricas en GC en la región -45 a +20. Estas secuencias solas son suficientes para que se produzca el inicio de la transcripción, pero los promotores con secuencias adicionales en la región de -180 a -105 cadena arriba del sitio de inicio mejorarán aún más el inicio. Los genes que son transcritos por la ARN polimerasa III tienen promotores cadena arriba o promotores que se encuentran dentro de los genes mismos.

La transcripción eucariota es un proceso estrictamente regulado que requiere una variedad de proteínas para interactuar entre sí y con la cadena de ADN. Aunque el proceso de transcripción en eucariotas implica una mayor inversión metabólica que en procariotas, asegura que la célula transcriba precisamente los pre-mRNA que necesita para la síntesis de proteínas.

La evolución de los genes puede ser un concepto familiar. Pueden ocurrir mutaciones en los genes durante la replicación del ADN y el resultado puede ser beneficioso o no para la célula. Al alterar una enzima, una proteína estructural o algún otro factor, el proceso de mutación puede transformar funciones o características físicas. Sin embargo, también pueden evolucionar promotores eucariotas y otras secuencias reguladoras de genes. Por ejemplo, considere un gen que, a lo largo de muchas generaciones, se vuelve más valioso para la célula. Quizás el gen codifica una proteína estructural que la célula necesita sintetizar en abundancia para una determinada función. Si este es el caso, sería beneficioso para la célula que el promotor de ese gen reclutara factores de transcripción de manera más eficiente y aumentara la expresión génica.

Los científicos que examinan la evolución de las secuencias promotoras han informado de resultados variables. En parte, esto se debe a que es difícil inferir exactamente dónde comienza y termina un promotor eucariota. Algunos promotores se encuentran dentro de genes, otros están ubicados muy arriba, o incluso aguas abajo, de los genes que regulan. Sin embargo, cuando los investigadores limitaron su examen a las secuencias promotoras del núcleo humano que se definieron experimentalmente como secuencias que se unen al complejo de preiniciación, encontraron que los promotores evolucionan incluso más rápido que los genes que codifican proteínas.

Aún no está claro cómo la evolución del promotor podría corresponder a la evolución de los seres humanos u otros organismos complejos. Sin embargo, la evolución de un promotor para producir más o menos un producto genético dado es una alternativa interesante a la evolución de los genes mismos. 1

Elongación y terminación eucariotas

Después de la formación del complejo de preiniciación, la polimerasa se libera de los otros factores de transcripción y se deja que el alargamiento proceda como ocurre en los procariotas con la polimerasa sintetizando el pre-ARNm en la dirección 5 & # 8242 a 3 & # 8242. Como se discutió anteriormente, la ARN polimerasa II transcribe la mayor parte de los genes eucariotas, por lo que en esta sección nos centraremos en cómo esta polimerasa logra la elongación y la terminación.

Aunque el proceso enzimático de elongación es esencialmente el mismo en eucariotas y procariotas, la plantilla de ADN es considerablemente más compleja. Cuando las células eucariotas no se están dividiendo, sus genes existen como una masa difusa de ADN y proteínas llamada cromatina. El ADN está empaquetado firmemente alrededor de proteínas histonas cargadas a intervalos repetidos. Estas Complejos de ADN-histonas, denominados colectivamente nucleosomas, están espaciados regularmente e incluyen 146 nucleótidos de ADN enrollados alrededor de ocho histonas como un hilo alrededor de un carrete.

Para que se produzca la síntesis de polinucleótidos, la maquinaria de transcripción necesita apartar las histonas cada vez que encuentra un nucleosoma. Esto se logra mediante un complejo de proteínas especial llamado FACT, que significa “facilita la transcripción de la cromatina. " Este complejo separa las histonas de la plantilla de ADN a medida que la polimerasa se mueve a lo largo de ella. Una vez que se sintetiza el pre-ARNm, el complejo FACT reemplaza las histonas para recrear los nucleosomas.

La terminación de la transcripción es diferente para las diferentes polimerasas. A diferencia de los procariotas, el alargamiento por la ARN polimerasa II en eucariotas tiene lugar entre 1.000 y 2.000 nucleótidos más allá del final del gen que se transcribe. Esta cola de pre-ARNm se elimina posteriormente mediante escisión durante el procesamiento del ARNm. Por otro lado, las ARN polimerasas I y III requieren señales de terminación. Los genes transcritos por la ARN polimerasa I contienen una secuencia específica de 18 nucleótidos que es reconocida por una proteína de terminación. El proceso de terminación en la ARN polimerasa III implica una horquilla de ARNm similar a la terminación de la transcripción independiente de rho en procariotas.

Resumen de la sección

La transcripción en eucariotas implica uno de los tres tipos de polimerasas, según el gen que se transcribe. La ARN polimerasa II transcribe todos los genes que codifican proteínas, mientras que la ARN polimerasa I transcribe los genes de ARNr duplicados en tándem y la ARN polimerasa III transcribe varios ARN pequeños, como los genes de ARNr 5S, ARNt y ARN nuclear pequeño. El inicio de la transcripción en eucariotas implica la unión de varios factores de transcripción a secuencias promotoras complejas que normalmente se localizan corriente arriba del gen que se está copiando. El ARNm se sintetiza en la dirección 5 & # 8242 a 3 & # 8242, y el complejo FACT se mueve y vuelve a ensamblar los nucleosomas a medida que pasa la polimerasa. Mientras que las ARN polimerasas I y III terminan la transcripción por métodos dependientes de proteínas o ARN en horquilla, la ARN polimerasa II transcribe 1000 o más nucleótidos más allá de la plantilla del gen y escinde el exceso durante el procesamiento previo al ARNm.

Conexiones de arte

Repaso Un científico empalma un promotor eucariota frente a un gen bacteriano e inserta el gen en un cromosoma bacteriano. ¿Esperaría que las bacterias transcribieran el gen?

No. Los procariotas usan diferentes promotores que los eucariotas.

Respuesta libre

Un científico observa que una célula tiene una deficiencia de ARN polimerasa que le impide producir proteínas. Describa tres observaciones adicionales que, en conjunto, apoyarían la conclusión de que un defecto en la actividad de la ARN polimerasa I, y no problemas con las otras polimerasas, causa el defecto.

Para determinar que una mutación o deficiencia de la ARN polimerasa I está causando el defecto en la producción de proteínas, el científico necesitaría hacer observaciones que proporcionen evidencia de que las ARN polimerasas II y III están funcionando en la célula. Las observaciones que eliminan la ARN polimerasa II como defecto podrían incluir:

Las observaciones que eliminan la ARN polimerasa III podrían incluir:

  • Aislamiento de pequeños ARN nucleares de la célula.
  • Aislamiento de microARN de la célula.
  • Transcripción de ARNr 5S en el núcleo
  • Presencia de ARNt en el citoplasma

Las observaciones que implican a la ARN polimerasa I podrían incluir:

  • Falta de ribosomas funcionales en el citoplasma (ARN polimerasa I o III)
  • Falta de proteína ARN polimerasa I
  • La proteína ARN polimerasa I no es funcional

Notas al pie

    H Liang et al., "Evolución rápida de promotores centrales en genomas de primates", Biología molecular y evolución 25 (2008): 1239–44.

Glosario


Poliadenilación procariota

Aunque en su mayoría se considera un proceso específico de eucariotas, los procariotas también agregan colas poli (A) a ciertos ARN. A diferencia del mecanismo eucariota que requiere una secuencia de consenso para la adición de una cola poli (A), la adición de una cola poli (A) en una transcripción procariota no es específica y se puede agregar a cualquier extremo 3 'accesible. La presencia de la cola de poli (A) dirige el ARN al degradosoma, que contiene enzimas que cortan el ARN no protegido por una estructura secundaria. Se cree que los poli (A) se utilizan para controlar la concentración celular de ARN reguladores y, además, pueden actuar como un mecanismo de control de calidad para eliminar los ARN mal plegados de la célula.


¿Dónde ocurre la transcripción en una célula eucariota?

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La transcripción es un proceso en el que el ADN se transcribe en ARNm. Esta es una parte muy importante del proceso de síntesis de proteínas. Las células eucariotas se facilitan con el núcleo y pueden tener uno o más núcleos, que contiene los materiales genéticos como el ADN y el ARN. Estos materiales participan activamente en el proceso de síntesis de proteínas, que tiene lugar dentro del núcleo y, posteriormente, se forma el ARNm. Luego, el ARNm transcrito sale de los poros del núcleo al citoplasma. La traducción tiene lugar y, por lo tanto, completa el proceso de síntesis de proteínas.

Este proceso se inicia cuando la molécula de ADN desenrolla sus hebras rompiendo los enlaces de hidrógeno, que mantienen unidos los pares de bases complementarios. Cuando la hebra se desenrolla, una de sus partes se comporta como una plantilla para la producción de ARNm y se conoce como hebra antisentido. La otra parte sobrante es la hebra de los sentidos. Luego, la enzima ARN polimerasa, que tiene el factor sigma, reconoce la plantilla de ADN. Los ribonucleótidos complementarios son atraídos hacia él y se disponen frente a la plantilla y también a sus sitios específicos. Solo la timina es reemplazada por uracilo en la molécula de ARN (la única diferencia en la codificación del ARN y el ADN). Una vez que la molécula se completa, se desprende del ADN y el resto de las hebras de ADN se unen nuevamente con la ayuda de un enlace de hidrógeno. Las moléculas de ARN recién formadas contienen mensajes para la síntesis de proteínas, por lo que se conocen como ARNm o moléculas de ARN mensajero. Esta molécula sale de la membrana nuclear y luego se completa el proceso restante de síntesis de proteínas, que consiste en la traducción del ADN.


3) Estribo de transcripción:

Como replicación del ADN, la transcripción también tiene lugar en tres etapas.

Aquí veremos cómo se produce este paso en las células procariotas paso a paso.

I) Inicio de la transcripción

Para comenzar a transcribir un gen, el ARN debe unirse a una región específica del gen del ADN llamada región promotora. El promotor da la señal a la polimerasa si "se sienta" en el ADN y comienza a transcribir.

Unión de la ARN polimerasa a los promotores.

La unión inicial de la ARN polimerasa con los promotores transcripcionales es una asociación inespecífica con el ADN. Es relativamente débil en comparación con la unión de promotores específicos.

El papel de esta unión inespecífica y el mecanismo por el cual la enzima se mueve hacia un promotor específico aún no se comprende completamente.

Por otro lado, la transcripción factor sigma es el factor más importante para el proceso de iniciación. Ayuda a la ARN polimerasa a encontrar un promotor específico.

En estos 70 nucleótidos hay dos segmentos fuertemente conservados conocidos como secuencia consenso.

Como se describe en la figura, el sitio promotor tiene dos de la nota particular que se trata de una secuencia de seis bases. Estos son el segmento del promotor donde se une la ARN polimerasa. La secuencia TTGACA tiene aproximadamente 35 pares de bases antes (aguas arriba) del punto de inicio de la transcripción. Y la secuencia TATAAT llamada caja de Pribnow, también conocida como caja TATA, por lo general alrededor de 10 pares de bases aguas arriba del sitio de inicio de la transcripción.

Estas regiones se denominan sitios -35 y -10, respectivamente, porque son su distancia aproximada en nucleótidos aguas arriba del primer nucleótido que se transcribe, se conoce como sitio +1.

Lo que discutimos anteriormente son los sitios y componentes que están presentes en el sitio del promotor, ahora vamos a discutir cómo la ARN polimerasa se une al promotor correcto.

Como puede ver en la figura anterior, el sitio promotor tiene su región -35 y -10. La ARN polimerasa se mueve junto con el ADN desde sitios de unión no específicos a sitios promotores.

Aquí, cuando alcanza el sitio del promotor, el factor sigma primero reconoce la región -35 y permite que la holoenzima se "establezca" en esa región del promotor. Este complejo de unión se conoce como complejo cerrado, en el que el ADN unido está intacto.

Ahora, está enlazado con la región -10 rica en AT, este complejo conocido como complejo abierto. En el que el ADN está intacto pero parcialmente desenrollado. Aquí, el factor sigma y las proteínas de la enzima central sufren cambios confidenciales que hacen que la cadena de ADN se separe en la región -10. Debido al desenrollamiento de la estructura de ADN en forma de burbuja se produce la formación, esto se conoce como burbuja de transcripción.

La transcripción se inicia dentro del complejo, liderando el cambio confidencial que convierte el complejo a la forma de alargamiento. Formulario aquí, la transcripción se ingresa en la etapa de alargamiento.

II) Alargamiento de la transcripción:

Una vez que la ARN polimerasa está fuertemente posicionada en el promotor y forma una burbuja de transcripción, puede comenzar el siguiente paso de la "elongación" de la transcripción.

Ahora, el factor sigma se disocia y la polimerasa entra en la fase de elongación de la transcripción.

Como puede ver en la figura, la elongación comenzará con la adición del primer ribonucleótido en el sitio de inicio de la transcripción.

La ARN polimerasa no requiere un cebador como la ADN polimerasa para agregar nucleótidos. Pero la reacción catalizada por la ARN polimerasa es bastante similar a la catalizada por la ADN polimerasa. Utiliza los cuatro nucleótidos para la síntesis de ARN complementario al ADN.

Para cada nucleótido en la plantilla de ADN, la ARN polimerasa agrega un ribonucleótido coincidente (complementario) al extremo 3 'de la cadena de ARN. Con la adición de un nucleótido, se produce un pirofosfato como monofosfato de ribonucleótido y se incorpora a la cadena de ARN en crecimiento.

Luego, el pirofosfato liberado se hidroliza para alimentar el proceso. El ARN recién transcrito es casi idéntico a la cadena codificante del ADN. A medida que continúa el alargamiento del ARNm, se libera ARNm monocatenario y dos cadenas de ADN detrás de la burbuja de transcripción reanudan su estructura de doble hélice, como puede ver en el diagrama.

Sin embargo, la cadena de ARN tiene la base uracilo (U) en lugar de timina (T), así como un azúcar ligeramente diferente en el nucleótido.

Como puede ver en el diagrama a continuación, cada T de la hebra codificante se reemplaza con una U en la hebra de ARN de la nueva transcripción.

Corrección de pruebas

En la transcripción, la corrección de pruebas la realiza la propia ARN polimerasa. Sin embargo, las posibilidades de que se produzca un error durante la transcripción son mayores que las posibilidades de replicación.

But if mistakenly wrong nucleotide was added by RNA polymerase, it holds the proses go back and cleave that nucleotide from the sequence and replace it with the right one.

III) Termination of transcription:

Termination of transcription occurs when the core RNA polymerase dissociates from the template DNA. Studies that occurs in prokaryotes have demonstrated that the termination event occurs by at least two mechanisms.

1. Rho independent termination.

Rho-independent termination depends on specific sequences in the DNA template strand. As the RNA polymerase approaches the end of the gene being to transcribe, it hits a region rich in G and C nucleotides.

As you see in figure, these regions result formation of GC- rich region in the transcript, this region are able to base-pair into a ‘hairpin’ or “stem loop” like structure.

Such loop, which typically contains seven to ten G:C base pair, that causes RNA polymerase to pause at A-rich region of the DNA template. The A-U base pair holding the DNA and RNA together in the transcription bubble is too weak to hold RNA: DNA hybrid together and RNA polymerase falls off.

As a result, RNA strand is release from the DNA template.

2. Rho dependent termination:

The second kind of terminator is termed as Rho-dependent termination because it requires the aid of protein. The best-studied termination factor in Prokaryotes is the Rho factor (ρ). Rho factor can be involved in the transcription of all types of genes, but the action of this factor best studied for protein-coding genes.

As shown in the figure, the current model proposes that the Rho factor binds to mRNA at a site called rut-utilization site (labeled with yellow in figure). Once Rho factor bind with rut site in RNA then it moves toward the 3’ end, following the RNA polymerase.

But for this movement Rho factor requires energy, Rho factor uses energy supplied by ATP hydrolysis to move along the mRNA, as it tries to catch up with RNA polymerase. However, Rho’s rate of movement is slower than that of RNA polymerase.

Thus, Rho factor can only catch up with RNA polymerase, if the RNA polymerase pauses at a Rho-dependent pause site. When this pause occurs, the Rho factor catches up with RHA polymerase and causes RNA polymerase to dissociate from DNA.

Rho factor is known to have RNA: DNA hybrid helicase activity. This activity leads to the unwinding of the mRNA -DNA complex and release of RNA polymerase from the template DNA strand.

At the end of termination released RNA polymerase binds with other promoter sequence and start transcribing DNA strand. And newly synthesized mRNA continues protein synthesis (translation).

Conclusión

Let us know if we miss something, leave comment below if any suggestion or you want next topic in your interest, we will defiantly look on it.

Now give us answer of this simple question in comment section.

What is gene expression? And in which site of DNA ‘transcription’ take place?

Transcripción is the process of making an RNA copy of a gene sequence. This copy, called a messenger RNA (mRNA) molecule, leaves the cell nucleus and enters the cytoplasm, where it directs the synthesis of the protein, which it encodes.

Transcripción es el proceso by which the information in a strand of DNA is copied into a new molecule of messenger RNA (mRNA). … The newly formed mRNA copies of the gene then serve as blueprints for protein synthesis during the proceso of translation.


Ver el vídeo: Transcripción del ADN Paso a Paso (Octubre 2022).