Biotecnología 1: Tarea 3
- En base a lo que revisamos en clase y a lo que aparece en este capítulo http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26887/ o en tu libro favorito de biología molecular por favor indica al menos 3 omisiones que hace el video.
- Además haz una lista con los pasos, enzimas, moléculas necesarias para pasar de una secuencia de DNA a el transcrito ya maduro. Ejemplo:
1. Inicia
2. Sigue
3. Continua
4. Termina
- ¿Qué características tiene una proteína de unión a DNA?
- Describe:
BZIP
Leucine Zipper
Helix-Loop-Helix
Helix-Turn-Helix
Fecha límite de entrega 26 de febrero 2014.
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La RNA polimerasa puede iniciar la transcripción sin la necesidad de un primer. Se necesita un complejo de factores de transcripción que se van a unir a secuencias específicas del DNA (promotor) para reconocer el sitio de incio.
Estas secuencias están bien definidas y conservadas. El complejo de preiniciación se compone de la ARN polimerasa II y del complejo de factores de transcripción entre ellos la TATA binding protein (TBP) que se une a la caja TATA la cual recluta a otros factores, se abre el DNA, y que la RNA polimerasa este en su lugar, se inicia la transcripción y alongación de la cadena de RNA.
El RNA se separa de la RNA polimerasa y del DNA, el complejo de transcripción se separa cuando el RNA cambiar a una forma no lineal (hairpin).
Hay modificaciones post- transcripcionales: el RNA se poliAdenila por un complejo enzimatico cuando termina la transcripción. También ocurre el splicing donde se cortan los intrones y se pega la secuencia.
El RNA no almacena información genética permanente en las células.
Pasos para la transcripción:
1.- Inicia: La RNA polimerasa se une a secuencias específicas de DNA o promotores; estos están alineados de acuerdo con secuencias de bases similares que aparecen justo delante de la primera base transcrita llamada punto de iniciación. Por ejemplo la caja TATA. Los factores de transcripción se unen al promotor formando una complejo.
2.- Sigue: La RNA polimerasa debe sintetizar RNA. Se sintetiza siempre en dirección 5′-3′. Pero para sintetizarlo se debe desenrollar el DNA una corta distancia llamada «burbuja de replicación».
3.- Continua: Las topoisomerasas evitan el superenrrollamiento del DNA y lo relajan; el RNA se sintetiza al empalmar bases con una de las cadenas de DNA en una región desenrollada transitoriamente. A medida que la región de desenrollamiento avanza, el ADN de doble cadena se reconstituye por detrás de ella, desplazando al RNA en forma de una cadena polinucleotida simple.
4.- La terminación se puede dar por:
Determinadas secuencias palindrómicas que cuando el RNA se transcribe se enrollan en forma de horquilla y pierde estabilidad con lo que la cadena se disocia. Después de la horquilla viene una región de poliadenilada que parece actuar como señal para que se suelte la polimerasa de ARN y termine la transcripción.
Terminación mediada por proteínas necesita de la proteína rho que reconoce la señal de terminación; rho se une a un sitio específico del RNA llamado rut, tras unirse a él rho viaja en dirección 5′-3′ hasta que encuentra a la RNA polimerasa y desenrolla el segmento bicatenario RNA-DNA formado, por lo que se libera el RNA y la RNA polimerasa, cesando la transcripción.
¿Qué características tiene una proteína de unión a DNA?
Dominios de dimerización, dominios de fijación al ADN que forman una estructura en forma de «silla de montar» que se ancla a la doble helice del DNA y dominios de activación transcripcional (factores de transcripción).
Helix-Loop-Helix
Dominio compuesto por dos regiones de alfa hélice separadas por una de longitud variable que forma un bucle entre ellas. Esta clase de proteínas a menudo contiene una región rica en aminoácidos básicos localizada en el extremo amino terminal que le permite su unión a secuencias del ADN reconocidas específicamente.
Varias proteínas que no contienen la zona rica en aminoácidos básicos no se unen al ADN y actúan como represores de la transcripción por esta causa. Así, estas proteínas HLH reprimen la actividad de otras HLH por formación de heterodímeros y bloqueo de la unión al ADN.
Leucine zipper
Formado por un segmento de aminoácidos rico en leucinas que forman un motivo de dimerización. La dimerización permite la yuxtaposición de las regiones de unión al ADN de cada una de las subunidades. Un zipper de leucina forma una hélice anfipática en la que las leucinas del zipper de una de las proteínas pueden sobresalir de la hélice y engranarse con las leucinas del zipper de otra proteína que se encuentra situada de manera paralela para formar un dominio coiled-coil. Pueden utilizarse para promover la formación de homodímeros o heterodímeros.
Helix-Turn-Helix
Una hélice se une al surco mayor del ADN, mientras que la otra descansa formando un ángulo a lo largo del ADN. Está presente en genes que codifican para factores de transcripción humanos. La secuencia homeobox codifica para un dominio de 60 aminoácidos. El homeodominio es responsable de la unión al ADN y en éste radica la especificidad del reconocimiento al ADN.
bZIP
Basic Leucine Zipper este dominio se encuentra en algunas proteínas de unión de DNA; tiene una región para mediar las propiedades de unión entre una secuencia específica de DNA y el zipper de leucina para dimerizar 2 regiones de unión de DNA.
Definiciones
bZIP domain: El dominio básico de cremallera de leucina se encuentra en muchas proteínas vinculantes de DNA. Una parte del dominio contiene una región que regula las propiedades de la secuencia específica de vinculación de DNA y la cremallera de leucina que es requerida para unir (dimerizar) dos regiones vinculantes de DNA. Las regiones vinculantes de DNA cimprenden un número de aminoácidos básicos como arginina y lisina. Las proteínas que contienen este dominio son factores de transcripción.
DNA-binding domain (DBD): es un dominio de proteína plegado independientemente que contiene por lo menos un motivo que reconoce DNA de cadena sencilla o doble. Un DBD puede reconocer una secuencia específica de DNA (una secuencia de reconocimiento) o tener una afinidad general al DNA. Algunos DBD también pueden incluir ácidos nucléicos en su estructura plegada.
Hélice-bucle-hélice básica (bHLH): es un motivo estructural de proteínas que caracteriza a una familia de factores de transcripción. El motivo se caracteriza por dos hélices alfa conectadas por un bucle. En general, los factores de transcripción que incluyen este dominio son diméricos, cada uno con una hélice conteniendo aminoácidos básicos que facilitan la unión a DNA. En general, una hélice es más pequeña, y, debido a la flexibilidad del bucle, permite la dimerización plegándose y empaquetándose contra la otra hélice.
Hélice-giro-hélice: En proteínas, es uno de los principales motivos de estructura secundaria capaces de unirse al DNA. Se compone de dos hélices alfa unidas por una breve secuencia lineal de aminoácidos y se encuentra en muchas proteínas que regulan la expresión génica. No debe ser confundida con el dominio hélice-lazo-hélice.
HGM-box: es un dominio de proteína involucrado en el DNA vinculante. Su estructura contiene tres alfa hélices separadas por bucles.
Cremallera de leucina: es un motivo estructural super secundario de proteínas que crea fuerzas de adhesión a través de hélices alfa en paralelo. Es un dominio de dimerización común en proteínas involucradas en la expresión génica. La principal característica del dominio de cremallera de leucina es la predominancia del aminoácido leucina en la posición «d» de la repetición del grupo de siete aminoácidos.
Pasos de la transcripción
1) Inicio
La RNA polimerasa se una a secuencias específicas del DNA llamadas promotores que se encuentran entre -70 y +30 en el DNA. Consta de dos partes:
a) Unión: donde la polimerasa se una a su promotor y forma:
• Un complejo cerrado (con el DNA intacto), que requiere factores de transcripción.
» La proteína de unión a TATA (TBP) se une a la caja TATA.
» TFIIB se una a TBP y al DNA formando el complejo (TFIIB+TBP).
» El complejo (TFIIF+ polimerasa II) se une a (TFIIB+TBP).
» Los complejos (TFIIB+TBP) y (TFIIF+ polimerasa II) se unen a (TFIIE+TFIIH).
» TFIIH tiene actividad de helicasa, rompe el DNA y crea
• Un complejo abierto (con el DNA intacto pero parcialmente desenrollado cerca de la secuencia -10).
b) Inicio: empieza la transcripción, ocurre un cambio de conformación que transforma el complejo en la forma de elongación.
• Una actividad quinasa de las subunidades de TFIIH fosforila la polimerasa 2 en varios lugares CTD.
• Otras quinasas también forsforilan el CTD.
• Ocurre un cambio de conformación e inicia la transcripción.
• Desalojo del promotor (subunidad sigma).
2) Elongación
La proteína NusA se una a la RNA polimerasa implicada en la elongación en competencia con la subunidad sigma, cuando acaba la transcripción, NusA se disocia del enzima, la RNA polimerasa se disocia del DNA y puede volver a empezar la transcripción.
• TFIIH está asociado a la polimerasa 2 en toda la elongación.
• Los factores de elongación:
» Suprimen pausas en la transcripción.
» Coordinan la interacción entre complejos protéicos responsables de la maduración postranscripcional de los mRNA.
3) Terminación
Cuando el transcrito de RNA primario está completo, finaliza la transcripción en secuencias llamadas terminadores, la polimerasa 2 se fosforila y se recicla.
Características de las proteínas de unión al DNA
Se pueden clasificar con base en:
Su especificidad a una secuencia de DNA. Las bases moleculares son:
Conformaciones tridimensionales de las proteínas.
Complejo proteína-DNA.
Secuencia del sitio de unión en el DNA.
Cambios estructurales que se dan por la interacción.
Clases estructurales con respecto al motivo de unión al DNA.
Hélice-vuelta-hélice: posee dos hélices alfa con la misma orientación que se encuentran conectadas por una región en forma de asa.
Dedos de Zinc: son estructuras de unión a DNA que requieren de Zinc para su actividad de unión, su estructura primaria podía ser dibujada en papel con un átomo de Zinc uniendo residuos de cisteínas e histidinas distantes con una secuencia intermedia descrita como una asa.
Cierre de leucina: tienen generalmente de 60-80 residuos de aminoácidos en dosdistintos subdominios: una región dimerizada conformada por 2 á hélices unidas por medio de interacciones entre cadenas de leucina presentes en ambas hélices (cierre de leucina), y una región básica (que hace contacto con el DNA).
Hojas beta: se caracterizan por tener dos cadenas antiparalelas de hojas-beta en vez de hélices alfa.
Otras familias: algunas enzimas que modifican al DNA no tienen una estructura con la cual se puedan agrupar en las estructuras anteriormente descritas.
Proceso en el que participan dentro de la célula.
Empaquetamiento.
Histonas.
Proteínas cromosomales no histonas.
Replicación.
DNA polimerasas.
DNA ligasas.
Proteínas desestabilizadoras de hélices.
DNA topoisomerasas.
Transcripción.
Restricción.
Recombinación.
Omisiones del video (Basado en el Lehninger: Principios de Bioquímica, 2008):
1) No menciona de manera explícita que hay 3 etapas: inicio, elongación y terminación.
2) No menciona los nombres de todos los factores de transcripción, sólo menciona la RNA polimerasa.
3) No menciona en que consiste la fase de elongación, sólo la de inicio y término.
Tres omisiones.
El video no dice las diferencias entre transcripción en eucariontes (con factores de traducción y mediadores) y transcripción en procariontes (con RNA polimerasa y factor sigma)
No menciona que se fosforila el dominio terminal C de la RNA polimerasa II con gasto energético al iniciar la transcripción.
Tampoco menciona que en la secuencia promotora, la TBP reconoce a la caja TATA y desde ahí se empieza a ensamblar el complejo de inicio de transcripción.
Lista de pasos desde el DNA hasta el transcrito maduro.
En procariontes
Inicia con el factor sigma uniéndose al promotor en el DNA.
Continúa con la RNA polimerasa que reconoce al promotor y al factor sigma.
Le sigue la liberación del factor sigma como inicio de la transcripción.
Finalmente, con nucleótidos entrando por un lado, y la el mRNA saliendo de otro, se termina la transcripción.
En eucariontes
Inicia con TBP y TFIID cuando reconocen la caja TATA del promotor.
Le sigue el ensamblaje con los otros factores de transcripción y la RNA polimerasa II
Continúa con el mediador uniéndose a los factores de transcripción, la RNA polimerasa II y a una proteína activadora localizada muchos nucleótidos atrás.
Después la proteína activadora libera el complejo de inicio de la transcripción, se fosforila el dominio terminal C de la RNA polimerasa II y se inicia la transcripción.
Al tener el RNA mensajero sin madurar, un splicesosoma elimina los intrones, y pega los exones.
Luego, se le añade una “gorra” al extremo 5′ del mRNA y una cola de poli A al extremo 3′.
Finalmente es exportado para la traducción.
¿Qué características tiene una proteína de unión al DNA?
Es necesario que tenga regiones que reconozcan y se unan a la secuencia, así como la capacidad de abrir la doble cadena.
BZIP.
Leucine Zipper. Unión de dos hélices alfa de distintas proteínas, enroscándose como si fuesen una cremallera. Presente en proteínas que se unen al DNA.
Helix-Loop-Helix. Es un motivo compuesto por una hélice, vuelta, hélice. Tiene la capacidad de unirse al DNA. Presente en muchas proteínas reguladoras de genes.
Helix-Turn-Helix. Dos hélices alfa en ángulo unidas a una cadena de aminoácidos que da un giro. Forma dímeros simétricos y se une a secuencias de DNA similares.
Bibliografía. Alberts, bruce et al. (2008). Molecular Biology of the Cell. Fifth edition. Garland Science.
– Omisiones del vídeo: No hace mención de la replicación de DNA que es el proceso inicial y para que prosiga la transcripción; no señala la región promotora y el sitio 1+ de inicio de la transcripción; no mencionan al enhancer para activar la transcrición; no mencionan la maduración del RNA formado, el splicing para remover intrones; la CAP; cadena de poliadenilación.
– Proceso:
1. Replicación: La enzima helicasa desenrolla la doble cadena, uniéndose proteínas SSB para impedir de nuevo la unión de las dos cadenas. La topoisomerasa va relajando a la hebra para liberarla de tensión. La DNA polimerasa es la encargada de agregar nucleótidos en sentido 5´ – 3´. En la cadena retrasada se va sintetizando de manera discontinua, la ligasa va uniendo éstos fragmentos llamados de Okazaki.
2. Transcripción: Es necesario que un factor de transcripción TFIID se una a la región promotora, TATA box por ejemplo, para que sean reclutados más factores de transcripción para que se forme el complejo de iniciación. Se une a éste complejo la RNA polimerasa, a partir de la hidrólisis de ATP a GTP se proporciona la energía necesaria para llevar a cabo la síntesis de mRNA a partir de la cadena molde de DNA, intercambiando nucleótidos de Timina por Uracilo. Una vez que la RNA pol encuentra a la hebra enrollada, se suelta para liberar al RNA formado.
3. Traducción: Ésta parte continua en el ribosoma, cuando el mRNA se ancla al sitio A, ahí la aminoacil tRNA sintetasa reconoce a tRNA específico, en el sitio P se formará el enlace peptídico entre los aminoácidos y pasa al sitio E donde es liberada la proteína recién formada.
– Existen varias proteínas que se unen a sitios específicos del genoma para regular el mantenimiento y la expresión del genoma. Algunos de estos incluyen activadores de transcripción que se unen a secuencias específicas de promotor y cromatina forma modificar complejos que inicia la síntesis de ARN.
– BZIP: proteína básica de cierre leucina, factor de transcripción que se une a sitios dúplex de DNA diana como homodímeros o heterodímeros que reconocen secuencias palindrómicas. Es el motivo de reconocimiento de ADN- proteína más simple conocido y consiste en un segmento cargado positivamente (región básica) unida a una secuencia de repeticiones de residuos de leucina (cremallera de leucina). Son los factores de transcripción efectores de la estimulación mitogénica, respuestas de estrés, estimulación de citoquinas, además, afecta varios procesos de desarrollo incluyendo el desarrollo de células dendríticas, la diferenciación mieloide, el cerebro y el desarrollo ocular.
– Helix -Loop – Helix ( bHLH ): juegan un papel central en la proliferación, la determinación y diferenciación celular. Es de ~ 60 aminoácidos de longitud y comprende una región básica de unión a ADN (B) seguido por dos α -hélices separadas por una región variable de bucle (HLH). Promueve la dimerización , lo que permite la formación de complejos homodiméricos o heterodiméricos entre diferentes miembros de la familia.
– helix-turn-helix (HTH): Están presentes en los factores de transcripción más frecuente de todos los genomas procariotas y algunos genomas eucariotas. El dominio se compone de un paquete de triple hélice abierto, que normalmente se une el ADN con la tercera hélice. Tienen una amplia gama de funciones más allá de la regulación de la transcripción, que incluyen la reparación del ADN y la replicación, el metabolismo del RNA y las interacciones proteína-proteína en contextos de señalización diferentes, también se han incorporado en los dominios catalíticos de diversas enzimas.
3 omisiones de la transcripción en el video:
a) La parte promotora del DNA nunca se transcribe
b) En procariontes los factores de transcripción llegan en sis (dentro del mismo gen rio arriba) y se forma la holoenzima0
c) La iniciación de la transcripción en procariontes solo necesita una proteína y en eucariontes muchas
d) La liberación inmediata del RNA de la hebra de DNA ya sintetizada significa que muchas copias de RNA se pueden hacer del mismo gen en un tiempo relativamente corto
Lista de pasos para pasar a transcrito maduro:
Inicio: la iniciación de la transcripción es un paso especialmente importante en la expresión del gen, ya que la célula regula el porcentaje y las proteínas que se van a producir. En bacteria la RNA pol es una subunidad desmontable más el factor sigma reconoce la secuencia de DNA en donde debe empezar la transcripción (formación de holoenzima) que es la parte del promotor llamada caja TATA en sis (rio arriba). En eucariontes para la iniciación se necesita de varias proteínas las cuales son: RNA pol 1 , RNA pol 2, RNA pol 3; factores de transcripción como el TF2D al cual se le une el TBP (proteína de unión a tata) los cuales se unen a la cadena de DNA y después se les pegan otros factores como TF2A asi queda el complejo preparado para que se una la RNA pol y se le agrega energía al proceso a travez de la reducción de ATP a GTP y fosforo.
Preparación (sigue): Después que la RNA polimerasa se une fuertemente aL promotor de DNA se abre la doble hélice para exponer un corto tramo de nucleótidos en cada hebra, esta abertura hace que la hélice no requiera la energía de hidrólisis de ATP. En lugar de ello la DNA pol sufre cambios estructurales reversibles que resultan en un estado más favorable energéticamente. Con el DNA desenrollado, una de las dos hebras de ADN expuesta actúa como una plantilla para la complementaria de base -apareamiento con ribonucleótidos entrantes, dos de las cuales están unidas entre sí por la polimerasa para iniciar una cadena de RNA. Durante este proceso, la polimerasa sufre cambios estructurales adicionales que le permiten avanzar rápidamente en la elongación de la cadena.
Terminación: existe la terminación rho independiente en el cual se forman estructuras tallo asas, en la cual la RNA pol ya no puede pasar y se desensambla. Y la rho dependiente que necesita una proteína de corte.
Caracteristicas de proteína a unión con DNA: que puedan reconocer fácilmente secuencias con T y A como a cajaTATA.
-indica al menos 3 omisiones que hace el video.
1. La RNA polimeraza se une a un factor de transcripción formando una holoenzima, en la cual el factor sigma (factor de transcripción) reconoce la región promotora del DNA, abriendo la cadena.
2. La síntesis del RNA se da en dirección 5` – 3`
3. En los extremos 5`y 3`de la secuencia codificante hay regiones de RNA que no se traducen (UTR`s), correspondientes a la secuencia que reconoce al ribosoma y que contiene al codón de inicio (AUG), y a la secuencia que contiene al codón de paro (UGA).
4. La terminación de la transcripción se da por la estructura secundaria que adquiere el mismo RNA transcrito.
– Haz una lista con los pasos, enzimas, moléculas necesarias para pasar de una secuencia de DNA a el transcrito ya maduro.
1. Inicio. Un factor de transcripción se une a la RNA polimeraza formando una holoenzima. En procariontes, el factor sigma de la holoenzima reconoce la región promotora y abre la cadena de DNA. Después de transcribir unos 10 nucleótidos, el factor sigma se libera y la RNA polimeraza sufre cambios conformacionales que le permiten sostener mejor la cadena de DNA y moverse con mayor agilidad durante la transcripción. En eucariontes, un factor de transcripción (TFIID) tiene una subunidad llamada TBP que reconoce una secuencia promotora con alto contenido de T y A (caja TATA), después una serie de factores de transcripción (TFIIB, TFIIE, TFIIH, TFIIF, etc.) se unen reclutando también a la RNA polimerasa II, formando un complejo de inicio de la transcripción, haciendo una función similar a la del factor sigma en bacterias. La RNA polimerasa es reclutada por TFIIH (contiene DNA helicasa y subunidad protein-kinasa) que a la vez agrega fosfatos a la cola de la RNApol. Esta genera cambios conformacionales que le permiten liberarse del complejo de transcripción e iniciar la elongación. Antes de la liberación del complejo, una(s) proteína activadora ubicada a varios nucleótidos de distancia atrae a proteínas remodeladoras de cromatina, histonas acetilasas y a una proteína mediadora, mejorando la interacción entre las proteínas del complejo y relajando la cadena de DNA. Finalmente esta proteína activadora interactúa con el mediador, que libera el complejo de TFII`s iniciando la transcripción.
2. Elongación. La RNA polimerasa se asocia a factores de elongación que permiten un mejor movimiento a lo largo de la cadena de DNA y evitan que se disocie prematuramente.
3. Termino. La RNA polimeraza transcribe una secuencia de término codificada en el DNA que genera un cambio en la estructura tridimensional del RNA transcrito, el cual desestabiliza la unión de la polimeraza tanto con el RNA como con el DNA, liberándolos para que la RNA polimeraza se vuelva a asociar con un factor sigma y buscar una nueva secuencia para transcribir.
4. Maduración. Durante la elongación en eucariontes la cola fosoforilada de la RNA polimeraza recluta factores de capping, splicing y de poliadenilación. Una vez transcritos al rededor de 25 nucleótidos se lleva acabo el proceso de “capping” en el extremo 5`del RNA recién sintetizado. Primero una fosfatasa remueve un grupo fosfato del extremo 5`, una guanocil transferasa agrega un GMP en un enlace de reversa (5`-5`en vez de 5`-3`) y finalmente una metil transferasa agrega un grupo metilo al GMP. Este “cap” permite que el mRNA se reconocido como tal, y facilita su exportación afuera del núcleo. El proceso de “splicing” se lleva acabo por una reacción de transesterificación, removiendo intrones y uniendo dos secuencias de exones. En este proceso intervienen cerca de 5 RNA`s (U1, U2, U4, U5 y U6) y 50 proteínas, conformando el complejo del spliceososoma. Se han encontrado secuencias consenso para los extremos 5`y 3`de los intrones, sin embargo es difícil caracterizarlos y pueden variar, y en cuanto a los exones se sabe que por lo general hay AG en 3`y G en 5`. En la poliadenilación se procesa el extremo 3`del RNA, que se expresa a través de una secuencia de poliA`s en el DNA. Las proteínas de poliadenilación (CstF y CPSF) reconocen esta secuencia en el RNA y se unen. Una serie de proteínas se ensamblan y una enzima llamada poli-A polimerasa agrega aproximadamente 200 nucleotidos de Adenina en el extremo 3′. Mientras se sintetiza la cola de poli A, proteínas de union a poli-A se unen a la cola de Adeninas, dictan el final de la poliadenilación y acompañan al RNA hasta el ribosoma.
¿Qué características tiene una proteína de unión a DNA?
La superficie de la proteína es complementaria con las características de la superficie especifica de la doble hélice. La proteína y el DNA hacen interacciones de enlaces de hidrogeno, enlaces iónicos e interacciones hidrofóbicas. Puede haber de 10 a 20 contactos de aminoácidos-DNA en una misma región de interacción proteína-DNA, para asegurarse de la especificidad y de la fuerza del enlace. Cada interacción proteína-DNA puede ser diferente pero cada una lleva consigo uno u otro de los “motivos” estructurales que pueden usar alfa hélices o beta plegadas para unirse al DNA (Alberts, 2008).
Describe:
BZIP: es un dominio que contiene motvios tipo Leucine Zipper.
Leucine Zipper: son motivos que se unen a secuencias simétricas específicas de DNA en forma de dímeros. Mientras cada región específica de cada monómero se une al DNA, sus alfa hélices compuestas de aminoácidos hidrofóbicos (abundantes en leucina), se enrollan formando una estructura colied-coil que los mantiene unidos (region ziper). Pueden haber heterodímeros, en la interacción de monómeros específicos para diferentes secuencias.
Helix-Loop-Helix: Es un motivo relacionado con el “Leucine Zipper”, y difiere del
Helix-Turn-Helix en que una alfa hélice corta se una a otra más larga por un “loop” o bucle. Estas estructuras se unen al DNA y al motivo Heli-loop-helix de otra proteína. La unión puede ser con una proteína igual (homodímero) o con una diferente (heterodímero). Cualquiera que sea el caso una cade alfa de cada monomero hace uniones especificas con el DNA.
Helix-Turn-Helix: consiste en dos alfa helices conectadas por una cadena corta de aminoácidos que constituye la vuelta o ”turn”. Es uno de los motivos más comunes en proteínas de unión a DNA. La hélice con carboxilo terminal es la hélice de reconocimiento. Estas proteínas se unen en dimeros simétricos a se secuencias de DNA simétricas con lo que aumenta la afinidad del enlace.
Referencias:
Alberts. 2008. Molecular biology of the cell. fifth edition. Garland Science.
I. Omisiones del video:
1.- Se omite el proceso (detallado) de unión de los factores de transcripción a la cadena de DNA en la caja TATA, para permitir el inicio de la transcripción. Sólo se menciona que existe un complejo de iniciación de la transcripción.
2.- Se omite la adición de grupos fosfatos a la cola de la RNA polimerasa II, conocida como CTD, o dominio terminal-C
3.- No se menciona el proceso de desempaquetamiento del DNA eucarionte, que provoca el desarreglo de los nucleosomas de la cromatina. Por lo tanto se omiten los activadores transcripcionales y las proteínas modificadoras de histonas.
4.- Se omite la mención del mediador, el cual permite la comunicación entre las proteínas activadoras y la RNA pol II.
5.- Se omite el proceso de adición del CAP y de la cola de poli-A’s al transcrito.
II. Pasos para obtención de RNAm maduro:
1.- Capping: se comienza el proceso de “capping” de la molécula de RNA obtenida, en su extremo 5’, una vez que la molécula consta de aprox. 25 nucleótidos. Se lleva a cabo por tres enzimas: fosfatasa, guanil transferasa, y una metil transferasa, (utilizan grupos fosfato, GMP y un grupo metilo, respectivamente).
2.- Splicing: es el proceso por medio del cual se remueven los intrones del transcrito de RNA. En cada proceso de splicing, se remueve un intrón y se unen dos exones por medio de transesterificaciones. Es un proceso dependiente de energía en el que se hidrolizan miles de moléculas de ATP. La remoción de intrones se hace por medio de un splisosoma (hay un ataque de una adenina, que se encarga de cortar un grupo fosfato del azúcar, y se une al extremo 5’ del intrón, formando un asa en la molécula. La parte terminal –OH del extremo 3’ del exón, reacciona con el extremo 5’ del siguiente exón, uniéndose y liberando al intrón en forma de splisosoma).
• El splisosoma está formado por un conjunto de snRNP’s y proteínas.
• Se utilizan además las proteínas y moléculas: BBP, U2AF, U1- U6 snRNP.
3.- Adición de la cola de poli-A’s en el extremo 3’: se da gracias a la unión de dos factores, que viajan junto con la RNA pol II, la CstF y el CPSF. Estos factores, se van a unir a un nucleótido del transcrito del RNA, y se les van a unir una gran cantidad de proteínas para permitir la adición de la cola. Ésta es añadida por la poli-A-polimerasa.
4.- Transporte del RNAm hacia el citoplasma: solo se guía al complejo de poros nucleares, a aquellos RNAm que se encuentren unidos al conjunto de proteínas correctas. Se transportan al citosol por medio de transporte activo, y son las proteínas de unión del splicing, las que sirven como factores de exportación, por eso la importancia de que se encuentren unidos los complejos proteínicos correctos.
III. Proteínas de unión a DNA:
Las interacciones entre DNA y proteínas se pueden clasificar en 3 grandes grupos de acuerdo a su: especificidad, clases estructurales o motivo de unión al DNA, y según su proceso en el que participan en la célula.
• Especificidad: la base molecular del reconocimiento de una secuencia de DNA y su sitio específico, necesita de una caracterización de las conformaciones tridimensionales de la proteína, del complejo proteína-DNA, así como de los cambios estructurales que suceden gracias a la unión. Algunas proteínas carecer, o tener muy poca especificidad por una secuencia, o al contrario, pueden tener alta especificidad de unión.
• Clases estructurales: se subdividen en las siguientes familias:
o Helix-turn-helix: algunos dominios en estas proteínas, en procariontes, tienen una estructura de hélice-vuelta-hélice, es decir que cuentan con 2 hélices en la misma orientación, y que además se encuentran conectadas por una región en forma de asa.
o Zinc fingers: estructuras de unión a DNA, cuya estructura requiere de la presencia de Zinc para su actividad de unión. Unen residuos de cisteínas e histidinas distantes por una secuencia intermedia conocida como loop. Generalmente cuentan con 9 dominios repetidos con 30 aminoácidos, plegados en una unidad estructural simple y alrededor de un átomo de zinc. Según el número de histidinas y cisteínas que se unen, se dividen en 3 familias más: cys-cys-his-his, cys-cys-cys-cys, cys-cys-his-cys.
o Leucine zipper o ZIP: por lo general contienen de 60 a 80 residuos de aminoácidos en dos distintos subdominios. El primero está dimerizado y formado por 2 hélices unidas por medio de interacciones entre cadenas de leucina (en ambas hélices); el otro es una región básica, la cual es la que se une con el DNA. La región del ZIP cuenta con dos hélices alfa que pueden estar de forma paralela o antiparalela, en un arreglo coiled-coil. Cada hélice cuenta con 30 a 40 residuos de aminoácidos, de los cuales 7 son de leucina. El subdominio básico tiene 30 residuos, y es una región rica en arginina y lisina.
o Helix-loop-helix: presenta similitudes con los cierres de leucina. Presenta una subunidad básica, que la igual que la anterior, hace el contacto con el DNA, y una subunidad dimerizada de dos hélices alfa. Cabe mencionar que tanto la familia helix-loop-helix, así como el Leucine ZIP, tienen una subfamilia de dominios: los cierres de leucina básicos o bZIP, y los helix-loop-helix básicos. Éstas se caracterizan por presentarun dominio HLH y ZIP básico adyacente.
o Beta sheets: presentan dos cadenas antiparalelas de hojas-beta. Este complejo interactúa entre las hendiduras del DNA y en la torsión hacia la derecha de la estructura de las hojas-beta.
o Otras familias: enzimas que modifican al DNA que no tienen una estructura con la cual se puedan agrupar.
• Según el proceso en el que participan:
o Empaquetamiento de histonas: incluyen a las proteínas cromosomales no-histonas.
o Replicación: incluye todas las proteínas de unión en sus diferentes etapas del proceso (iniciación, elongación y terminación).
o Transcripción
o Restricción
o Recombinación
Bibliografía
Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J, et. al.. (2002). From DNA to RNA. En Molecular biology of the cell. Nueva York: Garland science.
Acosta, V., & Zavala, J. (1996). Proteínas de unión a DNA. Revista biomédica , 7 (3), 163-172.
1. Haz una lista con los pasos, enzimas, moléculas necesarias para pasar de una secuencia de DNA a el transcrito ya maduro
Inicia: DNA original que servirá de molde para ser copiado
sigue: RNA- polimerasa enzima que realiza la transcripción de la información genética del DNA al RNA. La RNA-polimerasa cataliza la formación de enlaces fosfodiéster entre ribonucleótidos.
Continua: la RNA-polimerasa continua añadiendo ribonucleótidos complementarios al DNA hasta que se llega a una determinada secuencia a la polimerasa el final de la zona a transcribir.
Termina: la transcripción finaliza y al RNA recién formado se le añade una cola de unos 200 nucleótidos de adenina, la cola de poli-A, agregada por la enzima poli-A, que sirve para que el RNA no sea destruido por las nucleasas celulares.
2. ¿Qué características tiene una proteína de unión a DNA?
La información codificada en el DNA es organizada, replicada y leída por una variedad de proteínas que se unen al DNA. Algunas proteínas, particularmente las que están involucradas en el empaquetamiento o en procesos de replicación, tienen poca o no tienen especificidad hacia una determinada secuencia de DNA mientras que otras proteínas como los represores, activadores transcripcionales etc, tienen una especificidad extremadamente alta para secuencias de DNA. Las bases moleculares del reconocimiento específico de unión requiere de una caracterización de las conformaciones tridimensionales de las proteínas, complejo proteína-DNA, de la secuencia del sitio de unión en el DNA y de los cambios estructurales que suceden como consecuencia de la interacción. Las proteínas que se unen a DNA se clasifican en las siguientes familias en términos estructurales.
-hélice-vuelta-hélice: posee 2 hélices á con la misma orientación que se encuentran conectadas con una región en forma de asa.
-Dedos de Zinc.
-Cierre de Leucina
-Hojas beta.
3.Describe:
BZIP: (cierre de leucina básico) es una dominio perteneciente a una subfamilia de cierres de leucina. Estos factores de transcripción regulan la expresión genética mediante su unión especifica a DNA, y se unen como dímeros a sitios simétricos de DNA. El dominio básico de estas proteínas controla la unión a la secuencia de DNA consenso.
Leucine Zipper (Cuerre de Leucina): este motivo de unión se observó por primera vez en la secuencia de aminoácidos del factor de transcripción CN4 de levadura, en el factor de transcripción C/EBP en mamíferos,. Cuando las secuencias de estas proteínas fueron trazadas un espiral, aparece un patrón muy remarcado de residuos de Leucina. Estas proteínas tienen generalmente de 60-80 residuos de aminoácidos en dos distintos subdominios: una región dimerizada conformada por 2 ά hélices unidas por medio de interacciones entre cadenas de leucina presentes en ambas hélices (cierre de leucina), y una región básica (que hace contacto con el DNA). Estudios bioquímicos sugieren que la región de cierre consta de dos hélices alfa, ya sea en forma paralela o antiparalela en un arreglo coile-coil.
Helix-Loop-Helix:es otro motivo de unión en las proteínas que se unen a DNA, presenta ciertas similitudes con los cierres de leucina. Al igual que en los cierres de leucina esta clase estructural tiene una región básica que hace contacto con el DNA y tiene una región dimerizada de dos hélices alfa.
Helix-Turn-Helix: (hélice-vuelta-hélice) esta estructura posee 2 hélices alfa con la misma orientación que se encuentran conectadas con una región en forma de asa. Las proteínas lambda cro, CAP, fueron las primeras proteínas de esta clase estudiadas. Estudios comparativos revelaron la presencia de un conservado dominio de reconocimiento consistente de dos alfa-hélices simétricas (Homodímeros) separadas por un giro discreto en forma beta.
*Algunas omisiones en el video*
-Por convención, el sitio en el cual la RNA pol comienza la transcripción se enumera +1. Se denomina corriente abajo a la dirección en la cual una hebra molde de DNA es transcrita, se dirige al extremo 3’ en relación al sitio de inicio. Corriente arriba indica la dirección opuesta.
-La apertura limitada de la hélice no requiere la energía de la hidrólisis de ATP. En su lugar, la polimerasa y el DNA sufren una serie de cambios estructurales que los sitúan en un estado energético más favorable que el de la unión inicial.
-Un mecanismo de terminación de la transcripción en bacterias involucra la unión de la proteína rho al RNA, esta es una helicasa que se mueve en dirección 5’ – 3’ hacia la RNA pol. Entre el sitio de reconocimiento de rho y el sitio de terminación se forma una estructura de “tallo y asa” del mRNA, esta estructura interrumpe el movimiento dela RNA pol y entonces rho avanza hacia el complejo de RNA polimerasa, causando la disociación de este complejo y terminando la transcripción.
*De secuencia de DNA a transcrito maduro (Proceso y enzimas)*
-Iniciación: La RNA-polimerasa se une a una zona del DNA previa al DNA que se transcribirá. A continuación se separan las dos cadenas, iniciándose el proceso de copia del DNA a transcribir; esta copia no requiere ningún cebador. Los ribonucleótidos se añaden en sentido 5′-3′. En el caso de la transcripción de un gen que codifica para una proteína, la RNA-polimerasa se une a una zona de control denominada “promotor”, que regula la actividad de la RNA-polimerasa y, por tanto, regula la expresión del gen.
-Elongación: La RNA-polimerasa continúa añadiendo ribonucleótidos complementarios al DNA hasta que se llega a una determinada secuencia que indica a la polimerasa el final de la zona a transcribir. Cuando ya se han añadido unos 30 ribonucleótidos, en el extremo 3’ se une un nucléotido modificado de 7-metil guanosina, que forma lo que se denomina la “caperuza”, el “casquete” o el extremo “Cap”.
-Terminación: La transcripción finaliza, y al RNA recién formado se le añade una cola de unos 200 nucleótidos de adenina, la cola de poli-A, agregada por la enzima poli-A polimerasa, que sirve para que el RNA no sea destruido por las nucleasas celulares.
-Maduración de los productos de la trancripción: Se da en el núcleo de eucariotas y la realiza la enzima ribonucleoproteína pequeña nuclear (RNPpn), eliminando los intrones del RNA y quedando los exones libres para ser unidos por una RNA-ligasa.
*¿Qué características tiene una proteína de unión al DNA?*
Se podrían clasificar a las interacciones Proteína-DNA desde varios puntos de vista:de acuerdo a la especificidad hacia la secuencia de DNA, refiriéndose al motivo de unión o o proceso en el que participan dentro de la célula.
Las bases moleculares del reconocimiento de un sitio específico de unión requiere de una caracterización de las conformaciones tridimensionales de las proteínas, del complejo proteína-DNA, de las secuencias del sitio de unión al DNA y de los cambios estructurales que suceden como consecuencia de la interacción. Es así que la descripción de especificidad en el reconocimiento de una secuencia de DNA por parte de una proteína se realiza en base a las observaciones y comparaciones entre los eventos que suceden en el reconocimiento mutuo.
*Describe*
-BZIP: Además de los cierres de leucina se identificaron proteínas de fijación al DNA adicionales que contenían otros aminoácidos hidrófobos. Al igual que las proteínas de cierre de leucina estos forman dímeros que contienen una región de dimerización C-terminal de espiral enrollada y un dominio de unción al DNA N-terminal.
-Leucine Zipper: Estas proteínas tienen generalmente de 60 a 80 residuos de aminoácidos en dos distintos subdominios: una región dimerizada conformada por dos hélices unidas por medio de interacciones entre cadenas de leucina presentes en ambas hélices (cierre de leucina) y una región básica (que hace contacto con el DNA). Cada una de estas hélices consta de 30 a 40 residuos de aminoácidos en los cuales hay una leucina cada 7 residuos.
-Helix-Loop-Helix: Está formado por una hélice alfa corta conectada por un bucle a una hélice alfa más larga. La flexibilidad del bucle permite que una de las hélices se doble y quede alineada con la otra. Algunas proteínas HLH carecen de extensión de hélice alfa responsable de la unión con el DNA.
-Helix-Turn-Helix: Consta de dos hélices alfa conectadas por una corta cadena de aminoácidos, que forma el giro. Las dos hélices se mantienen en cierto ángulo fundamentalmente por interacciones entre ambas hélices. La hélice más próxima al extremo carboxilo se denomina la hélice de reconocimiento, pues se adapta al surco mayor del DNA.
Bibliografía:
–>Harvey Lodish; Kaiser Chris; Berk Arnol; Krieger Monty; Matsudaira Paul; Scott Mathew; Zipursky Lawrence; Darnell James, 2005, Biología Molecular y de la Célula, 5ta edición, Editorial Médica Panamericana, Colombia. Pags: 108-111, 465
–>Animation McGraw Hill http://highered.mcgraw-hill.com/sites/9834092339/student_view0/chapter15/transcription.html [Consultado el 26/02/14]
–>Bruce Alberts; Dennis Bray; Julian Lewis; Martin Raff; Keith Roberts; James Watson, 2002, Biología molecular de la célula, 3ra edición, Ed. Omega, Barcelona España. Pags: 437,438,440,442
TRANSCRIPCIÓN.
I.- Caja TATA, Factores de elongación, Spliceosoma.
II.- 1. Proteínas Activadoras Transcripcionales (Enhancer).- ayudan a atraer y unir la RNA pol II, factores de transcripción, etc a la región promotor.
2. Región promotor
3. RNA polimerasa
4. Factores de transcripción generales (TFIIB, TFIID, TFIIE, TFIIF, TFIIH)
5. Caja TATA (TBP)– TFIID
6. Los otros factores de transcripción generales y la RNA pol II se unen al promotor y a TBP- TFIID para formar el Complejo de iniciación de la transcripción
7. TFIIH – subunidad DNA Helicasa, ayudan a desenrollar las dos cadenas de DNA y toman la cadena templado, y ésta sufre cambios conformacionales
8. La RNA pol II se libera de los factores de transcripción general y comienza la fase de elongación ó transcripción
9. Se fosforila la cola de la RNA pol II (conocido como dominio terminal –C ó CTD) participa en la elongación de la transcripción y procesamiento del RNA, manteniendo una variedad de proteínas cerca hasta que se necesiten, como una correa de sujeción. Las proteínas Capping primero se unen a la cola de la RNA pol II cuando es fosforilada en Ser5 en la iniciación de la transcripción y posteriormente, cuando se fosforila la cola en Ser2 y es posteriormente defosforilada en la posición Ser5 se pasan dichas proteínas (Cap) unidas del 5´ por un puente trifosfato al final 5´ de la cadena naciente de mRNA como tapon y esto atrae a las proteínas de splicing (para que este proceso se lleve a cabo, de manera concomitante a la transcripción), el cual elimina los intrones (regiones no codificantes ) del nuevo pre-mRNA transcrito.
10. Ambos finales de la molécula mRNA son modificados: por tapamiento en el final 5´ (que consiste de un nucleótido de guanina modificado), tres enzimas actuando en sucesión realizan la reacción de tapamiento: *Fosfatasa.- que elimina un fosfato del final 5´ del RNA naciente, *Guanil transferasa.- que agrega un GMP en un lado opuesto (5´ al 5´ en lugar de 5´a 3´), *Metil transferasa.- que agrega un grupo metil a la guanosina; y por polyadenilación del final 3´ , antes de exportar la pre- mRNA de nueva síntesis del núcleo y traducirla.
11. Factores de elongación- RNA pol II facilitan la transcripción
12. Eliminación de intrones del transcrito por RNA splicing, éstos una vez eliminados como un lazo de la pre- mRNA son degradados. Para ello, hay cinco moléculas de RNA relativamente cortas (menos de 200 nucleótidos cada una) que reconocen donde el splicing ocurre, y éstas son U1, U2 U4, U5 Y U6, conocidas como snRNA´s, cada una acompañada con al menos siete subunidades para formar una snRNP, y éstas constituyen el núcleo del espliceosoma, el gran ensamble de RNA y proteínas que forman el pre- mRNA en la célula. El espliceosoma reconoce las señales de secuencias de nucleótidos para el splicing en el pre- mRNA cortando los extremos de los intrones y junta los exones.
13. El espliceosoma usa hidrolisis de ATP para producir complejas series de rearreglos RNA- RNA.
14. Algunas reacciones de splicing ocurren postranscripcionalmente.
15. La RNA pol II alcanza el final 3´de la pre- mRna apropiadamente procesada. La posición 3´de la nueva cadena de mRNA es especificada por una señal codificada, y ésta es reconocida por proteínas de unión (a la cola de la RNA pol II) y enzimas de procesamiento de RNA.
16. CstF y CPSF son transferidas a la nueva cadena de mRNA de la RNA pol II. Una vez que éstas se unen a secuencias de nucleótidos específicos se ensamblan. Primero la mRNA es escindida y después una enzima llamada poly-A polimerasa (PAP) agrega 200 nucleótidos A al extremo 3´ producto de la escición.
17. Y así se forma nuestra mRNA maduro.
III.- Motivos comunes en las proteínas que interaccionan con el DNA y regulan la transcripción.
En los factores de transcripción se encuentran a menudo varios motivos aminoacídicos característicos, entre ellos se encuentran los dominios hélice- giro- hélice (HTH), hélice- lazo- hélice (HLH) y región básica- cremallera de leucina (BZIP).
Entre las proteínas con el motivo hélice- giro- hélice (HTH) se encuentran el represor lactosa de E. coli y un grupo de factores de transcripción, las denominadas proteínas con homeodominio. El homeodominio es la porción encargada del reconocimiento del DNA de estos factores de transcripción. Tiene 20 aminoácidos aproximadamente que forman dos hélices alfa individuales unidas por un giro no helicoidal. Es una parte relativamente pequeña de una proteína mayor.
Entre los ejemplos de las proteínas con región básica- cremallera de leucina (BZIP) se encuentran fos y CREB. Las proteínas BZIP se nombran en referencia a la repetición periódica de los residuos de leucina en una hélice alfa. Estas leucinas forman interacciones hidrofóbicas con una segunda proteína en la cual una hélice similar permite la formación de un dímero. Por lo tanto la cremallera de leucina se refiere al dominio de interacción proteína- proteína. El dímero formado puede ser un homodímero ó un heterodímero. La superficie de contacto de la proteína con el DNA es una región básica con alto contenido de arginina y lisina. La región básica está formada por dos hélices alfa con un ligero cambio en un punto de la dirección del eje helicoidal, que facilita el seguimiento del surco mayor del DNA.
La clase de factores de transcripción hélice- lazo- hélice (HLH) incluye myoD, myc y max. Se caracterizan por dos segmentos helicoidales anfipáticos separados por un lazo. Las hélices no están implicadas en la unión al DNA, como es el caso de las proteínas con dedos de zinc, sino en la dimerización con otra proteína. Los dominios de unión al DNA son la prolongación de las hélices implicadas en la dimerización.
1.-En el video la transcripción aparece como continua mientras que el movimiento de ésta es pausada en algunas zonas y en otras de forma continua.
El video muestra claramente que el la molécula de DNA es de un eucariota ya que no hay una forma circular. Una vez que la transcripción terminó debe haber splicing, proceso por el cual se eliminan las regiones no codificantes (intrones).
La polimerasa parece moverse en una cade de DNA muy laxa cuando en eucariotes dicha enzima tiene que avanzar a través de formas condensadas de cromatina.
2.- INICIACIÓN:
Helicasa, TFIID, TBP, RNA Polimerasa, TFIIE, TFIIH
ELONGACIÓN:
Histonas, DNA topoisomerasa,
SPLICING:
spliceosoma
TERMINACIÓN:
RNA polimerasa I.
3.- Tienen que ser alcalinas, presentar sitios activos afines a las zonas de reconocimiento de la cadena de DNA. Pueden presentar residuos de aminoacidos para facilitar la unión.
4.-
bZIP domain: Consiste en una región que interacciona y media la propiedades de unión al surco mayor de DNA y la unión del ‘zipper’ de leucina.
Zipper de leucina: Sirve para adherir a través de hélices alfa en paralelo. Está presente en estructuras que implican la expresión génica. Tiene una estructura secundaria, presenta múltiples residuos de leucina.
Helix-loop-helix: Proteína estructural que caracteriza a una familia de factores de transcripción. Tiene dos hélices alfa conectadas por un loop.
Helix-turn-helix: Es un ‘motif’ estructural capaz de unirse al DNA. Tiene dos hélices alfas unidas por un fragmento de aminoácidos
-Se omiten los 3 tipos principales de RNA: RNA mensajero (mRNA), RNA de transferencia (tRNA), RNA ribosomal (rRNA)
-Se omite el sentido de la transcripción. La dirección global del crecimiento de la cadena en la transcripción es del extremo 5’ al extremo 3’.
-Se omiten algunas diferencias entre la transcripción en bacterias y en eucariontes, por ejemplo,en contraste con las bacterias que contienen un único tipo de ARN polimerasa, los eucariontes tienen tres: ARN polimerasa I, ARN polimerasa II, y ARN polimerasa III. Las tres polimerasas son estructuralmente similares entre sí pero a pesar de que comparten algunas subunidades comunes y muchas características estructurales, transcriben distintos tipos de genes.
-RESUMEN DE TRANSCRIPCIÓN:
Para iniciar, la RNA-polimerasa se une a una zona del DNA previa al DNA que se quiere transcribir. A continuación se corta la hebra de DNA y se separan las dos cadenas, iniciándose el proceso de copia del DNA a transcribir; esta copia no requiere ningún cebador. Los ribonucleótidos se añaden en sentido 5′-3′. En el caso de la transcripción de un gen que codifica para una proteína, la RNA-polimerasa se une a una zona de control denominada PROMOTOR, que regula la actividad de la RNA-polimerasa y, por tanto, regula la expresión del gen.
Después de ello, la RNA-polimerasa continúa añadiendo ribonucleótidos complementarios al DNA hasta que se llega a una determinada secuencia que indica a la polimerasa el final de la zona a transcribir. La transcripción finaliza, y al RNA recién formado se le añade una cola de nucleótidos de adenina, (cola de poli-A, agregada por la enzima poli-A polimerasa en eucariontes) que sirve para que el RNA no sea destruido por las nucleasas celulares.
Finalmente, la maduración de los productos de la trancripción se da en el núcleo de eucariotas y la realiza la enzima ribonucleoproteína pequeña nuclear (RNPpn), eliminando los intrones del RNA y quedando los exones libres para ser unidos por una RNA-ligasa.
-¿QUÉ CARACTERÍSTICAS TIENE UNA PROTEÍNA DE UNIÓN A DNA?
Se unen a secuencias de DNA específicas en los flancos de los genes y estimulan o inhiben la expresión génica.
DEFINICIONES:
BZIP: Son factores de transcripción que consisten en tres regiones funcionales modulares que median la dimerización, unión al DNA y la regulación de la transcripción.
Leucine Zipper: La “cremallera de leucina” está formada por un segmento de aminoácidos rico en leucinas que forman un motivo de dimerización. La dimerización permite la yuxtaposición de las regiones de unión al ADN de cada una de las subunidades. Una cremallera de leucina forma una hélice anfipática en la que las leucinas de la cremallera de una de las proteínas pueden sobresalir de la hélice a y trabarse o engranarse con las leucinas de la cremallera de otra proteína que se encuentra situada de manera paralela para formar un dominio de bobina en espiral (coiled-coil). La región adyacente a las repeticiones de leucina es altamente básica en cada una de las proteínas que forman la cremallera, y podría abarcar un dominio de unión al ADN.
Helix-Loop-Helix: Constituye una zona proteica o dominio compuesto por dos regiones de alfa hélice separadas. Los dominios alfa helicoidales son similares estructuralmente y necesarios para la interacción con secuencias de la proteína que permiten una conformación simétrica respecto de un eje. Esta clase de proteínas a menudo contiene una región rica en aminoácidos básicos localizada en el extremo amino terminal que le permite su unión a secuencias del ADN reconocidas específicamente. Los dominios HLH son necesarios para la homo y heterodimerización. Ejemplos para las proteínas de unión al ADN con motivos HLH son: Myo D, c-Myc y Max. Varias proteínas que no contienen la zona rica en aminoácidos básicos no se unen al ADN y actúan como represores de la transcripción por esta causa. Así, estas proteínas HLH reprimen la actividad de otras HLH por formación de heterodímeros y bloqueo de la unión al ADN.
Helix-Turn-Helix: Se identificó originalmente como un dominio de unión al DNA presente en represores de fagos; una hélice a se une al surco mayor del ADN, mientras que la otra descansa formando un ángulo a lo largo del ADN. Una forma relacionada con este dominio es la presente en el homeodominio, que fue inicialmente caracterizada en varias proteínas codificadas por genes implicados en la regulación del desarrollo de Drososphila; y también está presente en genes que codifican para factores de transcripción humanos. La secuencia homeobox codifica para un dominio de 60 aminoácidos. El homeodominio es responsable de la unión al ADN y en éste radica la especificidad del reconocimiento al ADN. Su región C-terminal muestra homología con el motivo hélice-giro-hélice de los represores de procariotas.
Transcripción
– No es mencionado el sitio de reconocimiento dentro de la secuencia del Promotor la caja TATA que es la secuencia que sirve para que sean reconocidos los factores de transcripción los cuales son una serie de proteínas.
– No se mencionan los factores de transcripción TFII, TFIIA, TFIIB, TBP o son generalizados siendo que estos son esenciales para que la RNA polimerasa pueda posicionarse correctamente en el promotor, le ayudan con la apertura de las cadenas de DNA, la unión al sitio de reconocimiento TATA Box así como a establecer también punto de referencia para la ubicación del promotor siendo que el genoma es enorme.
– No mencionan en si el proceso de maduración, el video concluye mucho antes de que se agreguen los elementos de RNA maduro como lo son el nucleótido modificado de 7-metil guanosina o capuchón y la cola de poli-A.
DNA –> Transcrito maduro.
Para que se lleve a cabo la transcripción del DNA se requieren los siguientes elementos:
– DNA original que servirá de molde para ser copiado.
– RNA-polimerasa: sintetiza el RNA a partir del molde del DNA.
– Ribonucleótidos trifosfato para llevar a cabo la copia.
– Poli-A polimerasa, ribonucleoproteína pequeña nuclear,RNA-ligasa.
En el inicio la RNA-polimerasa se une a una zona del DNA previa al DNA que se quiere transcribir. A continuación se corta la hebra de DNA y se separan las dos cadenas, iniciándose el proceso de copia del DNA a transcribir. Los ribonucleótidos se añaden en sentido 5′-3′. La RNA-polimerasa se une a una zona de control denominada Promotor, que regula la actividad de la RNA-polimerasa y, por tanto, regula la expresión del gen.
Entonces sigue la elongación donde la RNA-polimerasa continúa añadiendo ribonucleótidos complementarios al DNA hasta que se llega a una determinada secuencia que indica a la polimerasa el final de la zona a transcribir. Cuando se añadieron unos 30 ribonucleótidos, en el extremo 3’ se une un nucléotido modificado de 7-metil guanosina, que forma lo que se denomina “capuchón” o el extremo “Cap”.
Para la Terminación, este proceso es finalizado cuando el RNA recién formado se le añade una cola de +/- 200 nucleótidos de adenina, conocida como cola de poli-A, agregada por la enzima poli-A polimerasa, que sirve para que el RNA no sea degradado por las nucleasas celulares.
Al final esta la Maduración de los productos de la trancripción, esto ocurre en el núcleo y es realizado por la enzima ribonucleoproteína pequeña nuclear (RNPpn), que elimina los intrones del RNA y solo permanecen los exones libres para ser unidos por una RNA-ligasa.
En un principio es requerido el molde que es el DNA para obtener RNA, son utilizados como sustrato nucletidos trifosfato para polimerizar en dirección 5-3 en moldes 3-5. Solo una de las dos cadenas de DNA se utiliza pues se utilizara de molde. Finalmente se habrá formado un RNA, mensajero, de transferencia, ribosómico o nuclear, que se dirigirá hasta el lugar donde llevan a cabo su función, generalmente el citoplasma.
¿Qué características tiene una proteína de unión a DNA?
Especificidad, en términos de clases estructurales poseen motivos de unión al DNA como los descritos a continuación:
BZIP
Consiste en una región básica que interacciona con el surco mayor de la molécula de DNA a través de enlaces de hidrógeno, y una región hidrofóbica de cierre, que es la responsable de la dimerización.
Leucine Zipper
Este motivo estructural establece una interacción entres dos alfa-hélices de tipo `coiled coil`. Esta cremallera de leucinas se encuentra en proteínas de unión al ADN reguladores de la transcripción, como c-fos y c-jun. Estas cremalleras de leucina también pueden ser importantes en la interacción entre alfa hélices de fragmentos intramembrana de proteínas de membrana.
Helix-Loop-Helix
El motivo anfipático hélice-bucle-hélice (HLH) se ha identificado en varios reguladores del desarrollo y en genes codificantes para proteínas de unión al ADN de eucariotas. Las proteínas que poseen este motivo tienen tanto la capacidad de unión al ADN como la de dimerizar. Todas comparten un motivo común de secuencia: un segmento de 40-50 aminoácidos que contiene 2 hélices a antipáticas separadas por una región de unión (el bucle) de longitud variable. Las proteínas de este grupo forman tanto homodímeros como heterodímeros mediante interacciones entre los aminoácidos hidrofóbicos situados en la parte enfrentada de ambas hélices. La capacidad para formar dímeros se sitúa en estas hélices anfipáticas, y es común a todas las proteínas con dominios HLH.
Helix-Turn-Helix
El empaquetamiento más simple para un dominio compuesto por dos hélices es que ellas se organicen en forma paralela conectadas por un «loop» corto. Esto constituye la estructura de una proteína pequeña (63 residuos de aminoácidos) que se une al ARN, Rop, la que se encuentra en ciertos plasmidios (pequeñas moléculas de ADN de doble hebra circular que presentan bacterias y levaduras) y que está involucrada en su replicación. En el esquema de más abajo se puede apreciar que se presenta una leve torsión entre las hélices.
a) En el video, la transcripción se aprecia de una forma continua cuando en realidad el movimiento que presenta es dividido, dependiendo de la cadena que transcriba.
Cuando la cadena termina de transcribirse, hay un nuevo proceso llamado splicing, proceso por el cual se eliminan las regiones no codificantes llamadas intrones.
La molécula de DNA observada representa a un modelo eucarionte, ya que en caso contrario, estaría de manera circular.
b. INICIACIÓN:
Helicasa, TFIID, TBP, RNA Polimerasa, TFIIE, TFIIH, cajas TATA
ELONGACIÓN:
DNA topoisomerasa, DNA
SPLICING:
spliceosoma
TERMINACIÓN:
RNA polimerasa I.
c) Son básicas o alcalinas, presentan sitios activos específicos a la cadena de DNA.
d) bZIP domain: Consiste en una región alcalina que interacciona y media las propiedades de unión al surco mayor de DNA y la unión del ‘zipper’ de leucina a través de puentes de hidrógeno.
Zipper de leucina: Sirve para adherir a través de hélices alfa en paralelo. Está presente en estructuras que implican la expresión génica. Tiene una estructura secundaria, presenta múltiples residuos de leucina. Se observó por primera vez en la secuencia de aminoácidos del factor de transcripción GCN4 de levadura, en el factor C/EBP en mamíferos y en los productos de los oncogenes FOS, JUN y MIC que actúan como factores de transcripción.
Helix-loop-helix: Es una proteína estructural que caracteriza a una familia de factores de transcripción. Este «motivo» caracterizado por dos cadenas alfa conectadas por un bucle (loop). En general, los factores de transcripción que presentan este dominio son diméricos, cada uno con aminoácidos básicos que facilitan la unión a DNA.
Helix-turn-helix: Es un importante «motivo»(motif) estructural capaz de unirse al DNA. Tiene dos hélices alfas unidas por un fragmento de aminoácidos. Muchos dominios de las proteínas de unión a DNA en procariontes contienen la estructura “Helix turn helix” (hélice vuelta hélice) el cual posee dos hélices alfa con la misma orientación que se encuentra conectados con una región en forma de asa.
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