LA TRANSCRIPCIÓN

LA TRANSCRIPCIÓN

LA TRANSCRIPCIÓN La transcripción es el proceso encargado de la síntesis de una molécula de RNA a partir de la información genética contenida en la región codificante de un DNA. Es decir, da lugar a una “copia” de RNA (con secuencia no idéntica, sino complementaria y antiparalela) a partir de una secuencia “molde” en una de las hebras de ADN. Este paso constituye el segundo paso del esquema clásico de transmisión de la información genética que se ha mostrado al principio de estos apuntes. GENES ¿Qué se transcribe?. Se transcriben genes. Habitualmente se considera que un gen es aquella región del genoma, por lo tanto ADN, que contiene la información necesaria para sintetizar una molécula de polipéptido. No obstante también se consideran genes aquellas regiones del genoma que regulan la transcripción de otros genes a ARNm y las regiones que se transcriben a los precursores de los ARNt y ARNr. Por eso es más amplio considerar que un gen es aquella región de ADN que genera un producto génico funcional. (ya sea un ARN de cualquier tipo o una cadena polipeptídica funcional) Existen dos diferencias esenciales en cuanto a los genes y a la transcripción entre procariotas y eucariotas. Los genes de eucariotas contienen exones o regiones codificantes e intrones entre ellos, que son regiones no codificantes. Por lo tanto el ARNm transcrito contendrá información útil e inútil y necesitará un proceso de maduración postranscripcional para eliminar la parte correspondiente a los intrones. Al tener núcleo, el proceso de transcripción y traducción en eucariotas está separado espacial y temporalmente, permitiendo el arriba mencionado proceso de maduración. Sin embargo, en procariotas la traducción puede ocurrir de manera casi simultánea con la transcripción, iniciándose cuando aún aún no ha terminado de transcribirse completamente el ARNm.

Además del gen que se transcribe, el proceso necesita de regiones reguladoras situadas normalmente corriente arriba (es decir, hacia 5’) de la región codificante o también llamada estructural. Esta región contiene distintas regiones promotoras encargadas de interaccionar con los factores de transcripción proteicos para regular positiva o negativamente el incio de la transcipción.En el caso de eucariotas la transcripción ocurre durante la interfase cuando los cromosomas no están condensados pero si en forma de cromatina que como sabemos tiene diferentes grados de empaquetamiento. La transcripción ocurre en la cromatina menos condensada generalmente en el estado de 10 nm de grosor.

TERMINOLOGÍA y REQUERIMIENTOSPara representar la transcripción y comprender mejor el procesor se representa el ADN como dos líneas antiparalelas de modo que: La hebra superior es la Hebra no molde o codificante o informativa con el extremo 5’ a la izquierda. Es la hebra no transcrita y también se llama hebra positiva (+) La hebra inferior o hebra molde o no codificante. Es la que se transcribe. También se llama hebraantisentido o negativa (-) y tiene el extremo 3’ a la izquierda. Numeración: los nucleótidos involucrados en la transcripción de un gen se numeran desde el primero que se transcribe y se asignan números positivos +1, +2, +3, etc y se dice que estan corriente abajo. Los que están hacia el extremo 5’ y que generalmente se encuentran en regiones con funciones reguladoras se les asignan números negativos (se suelen representar en los diagramas a la izquierda de las regiones que se transcriben), -1, -2, -3 y se dice que están corriente arriba. Para la síntesis de un ARN se necesitan enzimas del tipo ARNpolimerasas y NTPs o nucleótidos trifosforilados. En procariotas y orgánulos subcelulares (mitocondrias y cloroplastos de eucariotas) se utiliza una sola ARN polimerasa para sintetizar los tres tipos de ARN celular (ARNm, ARNt y ARNr). Sin embargo en eucariotas hay tres tipos diferentes de ARNpolimerasas (I, II, III) para cada uno de los tipos de ARN. La ARN pol II es la que se encarga de la transcripción del ARNm y también de un tipo de ARN llamado snARN. Todas las ARN polimerasas son proteínas oligoméricas. ETAPAS DE LA TRANSCRIPCIÓNINICIACIÓNEs la etapa más compleja de la transcripción y es en ella en la que se da la mayor parte de la regulación. Requiere la separación de hebras en un lugar próximo al promotor en donde se encaje la ARN polimerasa. En esta región se constituirá la burbuja de transcripción y en ella también actúan helicasas.Para que la iniciación se produzca también es necesaria la unión al ADN de factores de transcripción (TF) a los promotores.Los promotores son regiones del ADN que regulan el inicio de la transcripción de un gen si a ellos se unen factores de transcripción (son proteínas o péptidos) de modo que se favorezca la unión de la ARN polimerasa II al punto de inicio.El promotor basal es una secuencia que define el origen de la transcripción y se sitúa comúnmente corriente arriba en la posición -30. En esta región hay secuencias características como la secuencia TATA, caja TATA o caja de Hogness situada en la posición -15 a -25. Otra secuencia básica que se encuentra en los promotores es laseuencia iniciadora lnr situada sobre el propio origen, entrre -3 y +5. (en procariotas la caja es TATAAT). Hay otro tipo de promotor, el promotor proximal situado entre -60 y -120 con cajas del tipo CAAT o GC.Algunos genes tienen una regulación más compleja que depende de secuencias más alejadas del punto de inicio que la regulan la eficacia de la transcripción (que se haga con mayor o menor intensidad). Son las secuencias promotoras distales que se clasifican en dos grupos: Potenciadores (enhancers): que estimulan la transcripción del gen en cuestión. Silenciadores o inhibidores (silencers): tienen el efecto opuesto ya que compiten con los enhancers por unirse a estas secuencias promotoras distales. Estas secuencias, los factores de transcripción, los enhancers y la ARN polimerasas constituye el complejo de iniciación. Así se forman los primeros enlaces fosfodiester y termina la etapa de iniciación.

ELONGACIÓN (transcripción)

ELONGACIÓN o ALARGAMIENTO DEL ARNEs la etapa en la que la ARNpolimerasa II continúa añadiendo ribonucleótidos complementarios a la hebra molde de ADN en dirección 5’-->3’ (para este avance los va añadiendo al extremo 3’ libre de la cadena de ARN que se va sintetizando).La burbuja de replicación se va ampliando.Por detrás de la polimerasa, la cadena de RNA nuevo se va separando de la hebra molde de DNA, saliendo de la burbuja y quedando como RNA de hebra sencilla. En el DNA se vuelven a aparear las dos hebras y se regenera el doble helicoide. También intervienen las topoisomerasas en este procesoTERMINACIÓNEl complejo de tranacripción responde a señales específicas para finalizar el proceso, separándose el RNA formado.Estas señales en procariotas suelen ser secuencias palindrómicas o bien secuencias ricas en C y pobres en G. En eucariotas también se produce la terminación de la transcripción al llegar a determiandas secuencias específicas de ADN.MADURACIÓN DEL ARNm (sólo en eucariotas)Como se ya se explicó, el ARNm eucariótico recién transcrito posee secuencias de intrones no informativas que deben de ser eliminadas mediante el proceso de corte y empalme o “splicing”.Pero además hay otros dos procesos relevantes en la maduración del ARNm en eucariotas. Modificación en el extremo 5’: adición de la caperuza durante la transcripción. La caperuza es un nucleótido GTP que se adiciona en el extremo 5’. Una vez adicionado, se metila. Por lo tanto la caperuza en un nucléotido de guanina metilado. La función de la caperuza es proteger a las ARNm de las exonucleasas de modo que no sea digerido antes de ser leído por los ribosomas. También sirve como punto de unión del mRNA a los ribosomas al iniciar la síntesis proteíca. Modificación del extremo 3’: adición de la cola de poliA. En primer lugar se poduce un corte corriente arriba desde el extremo 3’, quedando un ARNm más corto que la secuencia de ADN de la hebra molde. A continuación interviene la poli(A) polimerasa añadiendo entre 40 y 250 nucleótidos de Adenina. Esta secuencia es la cola de poliA. Su función es intervenir en el transporte correcto del ARNm hasta el citoplasma y también contribuir a su supervivencia. Animación muy básica sobre la transcripciónVídeo sobre la transcripciónVídeo sobre el splicingAdición de caperuza y cola de poli A