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Transcripción en eucariontes
Organización celular procarionte y
eucarionte
En eucariontes la transcripción se encuentra
espacial y temporalmente separada de la traducción
Tipos de moléculas de ARN en eucariontes
Tipo de ARN
Cantidad
Coeficiente de
relativa (%) sedimentación
(S)
Función
ARN ribosomal
75
28S
18S
5.8S
5S
Traducción
ARN de
transferencia
15
4S
Traducción
ARN mensajero
5
Otros ARNs no
codificantes:
- snRNA
- snoRNA
- siRNAs
5
- miRNAs
Traducción,
Retrotransposición
Splicing de intrones
Procesamiento ARNr
Silenciamiento epigenético y
post-transcripcional
Silenciamiento posttrasnscripcional
Los organismos eucariontes tienen
diferentes tipos de RNA polimerasas
RNA Polimerasa I
(NRPA)
RNA Polimerasa II
(NRPB)
RNA Polimerasa III
(NRPC)
RNA ribosomal (rRNA) 5.8S, 18S y 28S.
RNAs mensajeros (mRNA), RNAs pequeños
nucleolares (snoRNA), micro RNAs (miRNA),
RNAs pequeños interferentes (siRNA) y la
mayoría de RNAs pequeños nucleares
(snRNA).
RNAs de transferencia (tRNAs), rRNA 5S y
algunos RNAs pequeños nucleares (snRNAs)
En plantas:
RNA Polimerasa IV (NRPD)
RNA Polimerasa V (NRPE)
Involucradas en la síntesis de ciertos siRNAs
y silenciamiento epigenético
Las RNA polimerasas eucariontes tienen
cierta homología con la polimerasa bacteriana
Núcleo RNA polimerasa E.coli
β β´ αI αII ω
RNA polimerasas eucariontes
I
II
III
Subunidades
tipo β y β´
1 2
1 2
1 2
RNA Pol I
ARNr
RNA Pol II
ARNm
RNA Pol III
ARNt
CTD
Subunidades
tipo α
Subunidades
tipo ω
Subunidades
comunes
Subunidades
adicionales
+5
+3
+7
La RNA
polimerasa II
- 12 subunidades formando un complejo de mas de 500
La subunidad mayor I
de la RNA pol II
contiene un dominio
carboxilo
terminal
(CTD) esencial.
cola que se fosforila (CTD)
RNA pol bacteriana
La fosforilación del
CTD es importante
para la transcripción y
el procesamiento del
ARNm.
Para el recononocimiento del promotor se
requieren los Factores Generales o basales
de la Transcripción (GTFs)
TATA
TFIID
TBP
TFIIA
Sitio de inicio transcripción
TFIIB
TFIIF
TFIIE
TFIIH
En bacterias sólo se requiere el factor 𝜎
para el reconocimiento eficiente del
promotor.
Promotores Eucariontes: Caracterizados
para RNA pol II
TFIIB
TFIIB TBPTBP
-37
-32 -31
TFIID
TFIID
-2
-26
TATA
BRE BRE
TATA
GGG
CCACGCC
GGG
CCACGCC
Elemento
Inr
Inr
A A
TATA A
A AT T
TATA A
T T
+4
CC AN TCC
TT
ATT
CC AN TCC
TT
ATT
Secuencia
consenso
TFIID
TFIID
+28
+32
DPE
DPE
A A
G CGTG
A
G T
A
G CGTG
G T
GTF
Secuencia
G/C G/C G/A CGCC
consenso
TFIIB
TATA
TATA A/T A/T
TBP
BRE
INR
G/C
G/C
CGCC
C/T C/T
A NG/A
A/T C/T
C/T
TFIID
TFIIB
TATA
DPE
A/G A/TA/T
CGT
G
TATA
A/T
TFIID
TBP
BRE
Elemento
INR
C/T C/T A N A/T C/T C/T
GTF
TFIID
Genes and Development 16:2583 - 2592
Factores generales de la transcripción Clase II (GT
TFIID es un complejo multiproteico
Dominio β plegado
TFIID
TBP
+
TATA Binding
Protein
TBP
Surco menor
en TATA
TAFs
TBP associated
factors
TATA
TBP se une al DNA en la caja TATA
provocando una conformación más
aplanada.
La unión de TBP a un sitio TATA distorsiona
la cadena y permite el reconocimiento del
sitio +1 por las tres polimerasas eucariontes
Factores generales de la transcripción Clase II (GT
TFIID es un complejo multiproteico
TFIID
TAFs
TBP
TFIID
TBP
+
TATA Binding
Protein
BRE
TATA
TAFs
TBP associated
factors
TATA
TBP se une al DNA en la caja TATA
provocando una conformación más
aplanada.
La unión de TBP a un sitio TATA distorsiona
la cadena y permite el reconocimiento del
sitio +1 por las tres polimerasas eucariontes
TFIID
TFIIA:
BRE
TFIIA
Estabiliza la unión de TFIID-
DNA.
TFIIB
TFIIB:
Ayuda a posicionar al
complejo de factores y la RNA pol II
sobre el promotor.
-Interacción TFIIB-TFIID y TFIIB-DNA
(mediante elemento BRE)
- Se relaciona con la selección del
sitio de inicio de la transcripción
TFIIF:
Se une fuertemente a la RNA
pol II
Afecta la topología del DNA.
Tiene actividad de helicasa para ayudar a
abrir la doble cadena en el sitio +1
TFIIF
RNA pol II
TFIIE:
Recluta a TFIIH y regula
sus actividades de helicasa y cinasa
TFIIE
TFIIH
TFIIH:
Complejo
de
9
subunidades:
Poseé 3 actividades:
Helicasa dependiente de ATP para abrir la
doble hélice e iniciar transcripción.
Actividad de cinasa para fosforilar el
Dominio Carboxilo Terminal (CTD) de la
RNA pol II y permitir escape del promotor.
Actividad de exonucleasa para reparar
errores en MMR.
Escape del promotor en eucariontes
A diferencia de bacterias la apertura del
promotor y la formación de la burbuja
para el inicio de la transcripción requiere
la hidrólisis de ATP y es mediada por
TFIIH mediante su actividad de helicasa.
NTP
El escape del promotor
requiere de la fosforilación
del CTD de la subunidad
mayor de RNA pol II
El CTD está conformado por
varias
repetidas
del
heptapéptido:
Tyr-Ser-ProThr-Ser-Pro-Ser
(52 en humano)
ATP
ADP
Comparación Inicio de la transcripción
Eucarionte
s
Bacteria
BRE
TATA
TAFs
TFIID
TBP
Cambio conformacional
BRE
Unión Holoenzima
Unión TBP
TFIIB
TFIIA
Unión TFIIB
Complejo cerrado
TFIIF
Unión RNA pol II y TFIIF
RNA pol II
Complejo abierto
Complejo de pre-inicio
Síntesis de RNA
TFIIE
TFIIH
Liberación de Sigma
Unión TFIIE y TFIIH
Complejo de inicio
Escape del promotor
NTP
ATP
ADP
Síntesis de RNA
Fosforilación de CTD de
RNA pol II y liberación
de varios factores TFII
Escape del promotor
Influencia del entorno de cromatina en eucario
La Topología del
ADN eucarionte
impone mayor
limitación al acceso
de las RNA
polimerasas
Eucromatina vs. Heterocromatina
B
Transcripción
A
Para la transcripción eucarionte, además de los GTFs son
necesarios factores adicionales como: Proteínas regulatorias de
unión
a
DNA,
proteínas
modificadoras
de
histonas,
remodeladores de cromatina y otros factores...
Los complejos remodeladores de la
cromatina facilitan cambios en la
localización de los nucleosomas
Acetiltransferasa
Maquinaria transcripcional
HAT
Activación de la transcripción
Silenciamiento Genético
Proteína 1
to
Even te
n
e
u
frec
HDAC
Acetilación en
N-terminal de histonas
Sitio de unión
Proteína 1
Sitio de unión
Proteína 2
Desacetilasas
Even
to
raro
Proteína 2
Las modificaciones en los tallos Nterminal de la histonas producen
cambios en la accesibilidad del ADN.
ACTIVADORES:
Proteínas que unen secuencias
distantes en el DNA llamadas “enhancer” o
“intensificador” y estimulan la transcripción.
MEDIADOR:
Complejo
MULTI-proteico
que
comunica a los Activadores/Represores con
TGFs/TAFs para REGULAR los niveles de
Transcripción (NO se une directamente al DNA)
ENHANCER
Sitio de Inicio de
Secuencia de
la Transcripción
activación (UAS)
Exón
Intrón
Región
terminal
Exón
Intrón Exón
DNA
Río arriba
(upstream)
SILENCER
Río abajo
(downstream)
Promotor
Secuencia de
represión (URS)
Represores:
Proteínas que
unen secuencias distantes en el
DNA llamadas “silencer” o
“silenciador” y reprimen la
transcripción.
GTFs:
Factores generales o
basales de transcripción; TFI (RNA
pol I), TFII (RNA pol II), TFIII (RNA
pol III).
Esquema General del Complejo Transcripcional
Eucarionte
Activador
TATA
Enhancer
TSS
GTFs
RNA polimerasa
Mediador
Complejos remodeladores de la cromatina
Complejos modificadores de histonas (acetilasas)
Complejo remodelador de
cromatina
Mediador
Enzima
Modificadora
de histonas
La transcripción comienza
Pasos necesarios para activar la transcripción
Eucarionte
Proteínas modificadoras
de Histonas
Remodeladores de
cromatina
Factores de Transcripción
y RNA polimerasa
Otros Remodeladores de
cromatina
Fábricas transcripcionales
Los cromosomas ocupan regiones
específicas en el núcleo llamadas
territorios cromosómicos.
Regiones
de
concentran
en
fábricas
eucromatina
espacios
se
llamados
transcripcionales
promueven
la
procesamiento
que
transcripción
de
varios
y
genes
simultaneamente.
TF – Fábrica
transcripcional
CT – Territorio
Cromosómico
RNA polimerasa
mRNA
Asa de cromatina
Inhibidores de la Transcripción bacteriana
Las rifampicinas son
antibióticos producidos por
Streptomyces mediterranei,
con buena actividad contra
bacterias Gram-positivas y
contra Mycobacterium
tuberculosis.
Su mecanismo de acción
estriba en la inhibición del
inicio de la transcripción,
uniéndose de modo no
covalente a la subunidad ß
de la RNA polimerasa
bacteriana.
Inhibidores de la Transcripción eucarionte
La Actinomicina D es producida
por Streptomyces y es potente
inhibidor de transcripción y
replicación.
Se intercala entre G-C en la doble
hélice de ADN e inhibe elongación.
Inhibidores de la Transcripción Eucarionte
La α-Amanitina es un
octapéptido bicíclico que se
obtiene del hongo Amanita
phalloides.
Inhibe la transcripción de la
RNA polimerasa II eucarionte a
nivel de inicio y elongación.
Específico para la RNA pol II