domingo, 6 de mayo de 2012

ETAPAS DEL SPLICING


ETAPAS DEL SPLICING

  • Fundamentos de la expresión génica 

El flujo de información desde el gen al polipéptido implica varios pasos (fig. 3-5). El inicio de la transcripción de un gen se encuentra bajo la influencia de promotores y otros elementos reguladores, a si como de otras proteínas especificas conocidas como factores de transcripción , que interactúan con secuencias especificas de esas regiones y determinan el patrón espacial y temporal de la expresión de un gen. La transcripción de un gen se inicia en el <<lugar de inicio>> de la transcripción en el DNA cromosómico, al centro de la región 5´ transcripta pero no traducida [denominada UTR (untranslated región 5´]), inmediatamente hacia arriba de las secuencias codificantes; después, continua a lo largo del cromosoma hasta algún lugar situado desde varios cientos a más de 1 millón de pares de bases, a través de intrones y exones, y mas allá del final de las secuencias codificantes. Tras una modificación en los extremos 5´ y 3´ del transcrito primario de RNA, las proporciones correspondientes a los intrones son separadas y los segmentos correspondientes a los exones son empalmados unos con otros. Después del ensamblaje del RNA, el mRNA resultante (que contiene un segmento central colineal con las proporciones codificantes del gen) es transportado del núcleo al citoplasma, donde el mRNA es finalmente traducido a la secuencia de aminoácidos del polipéptido codificado. Cada uno de los pasos de este complejo proceso es susceptible de error, y las mutaciones que interfieren con cada paso son responsables de diversos transtornos genéticos heredados.


Transcripción


La transcripción de los genes que codifican proteínas mediante la RNA polimerasa II (uno de los tipos de RNA polimerasa) se inicia hacia arriba de la primera secuencia codificante, en el lugar de inicio de la transcripción, el punto que se corresponde con el extremo  5´ del producto final de RNA (v. figs. 3-4 y 3-5). La síntesis del transcripto primario de RNA se desarrolla en sentido 5´ a 3´, mientras que la cadena del gen que está siendo transcripto y que sirve de plantilla para el RNA se lee en sentido 3´ a  5´ con respecto a la dirección al eje de desoxirribosa fosfodíester. Debido a que el RNA sintetizado se corresponde, tanto en polaridad como en secuencia de bases (sustituyendo U por T), a la cadena 5´ a 3´ del DNA, esta cadena no transcripta de DNA es denominada algunas veces cadena del DNA codificante o <<con sentido>>. La cadena con DNA 3´ a 5´ transcripta se denomina cadena no codificante o <<antisentido>>. La transcripción continua a través de intrones y exones del gen, mas allá de la posición en el cromosoma que corresponde al extremo 3´ del mRNA maduro. No sabemos si la transcripción finaliza en un punto de terminación 3´ predeterminado. El transcripto primario de RNA es procesado añadiendo una estructura química llamada <<caperuza>> al extremo 5´ del RNA y cortado el extremo 3´ en un punto especifico hacia abajo del final de la información codificante. A este corte le sigue la adición de una cola poli-A  en el extremo 3´ del RNA, lo que parece incrementar la estabilidad del RNA poliadenilado resultante. La localización del punto de poliadenilación esta especificada en parte por la secuencia  AAUAAAA (o por alguna variante de la misma), que en general se encuentra en la porción 3´no traducida del transcripto de RNA. Todas estas modificaciones postranscripcionales tiene lugar en el núcleo, a si como también el proceso de ensamblaje de RNA. El RNA del todo procesado, denominado ahora mRNA, es finalmente transportado al citoplasma, donde se produce la traducción (v.fig. 3-5).




Fig. 3-4   A: Estructura general de un gen humano típico.





Fig. 3-5 Flujo de información DNA-RNA-proteína en un hipotético gen con tres exones y dos intrones. En los exones, la banda azul indica las secuencias codificantes. Los pasos incluyen transcripción, el procesamiento y ensamblaje del RNA (splicing), el transporte del RNA desde el núcleo al citoplasma y la traducción.
                                   


 
Traducción y código genético 
 

En el citoplasma, el mRNA es traducido a proteína mediante la acción de una variedad de moléculas de tRNA, cada una de las cuales es especifica de un aminoácido concreto. Estas moléculas singulares, cada una de las cuales solo tiene una longitud comprendida entre 70 y 100 nucleótidos, desempeñan la función de transferir el aminoácido correcto a su posición a lo largo de la plantilla de mRNA para ser añadido a la cadena polipeptídica en construcción. La síntesis de proteínas se produce en los ribosomas, unos complejos, macromoleculares de rRNA (codificados por los genes de rRNA 18S y 28S) y varias docenas de proteínas ribosómicas  (v. fig. 3-5). La clave para la traducción es un código que relaciona aminoácidos específicos con combinaciones de tres bases contiguas a lo largo del mRNA. Cada serie de tres bases constituye un codón, que es específico para cada aminoácido (tabla 3-1). En teoría, las posibles variaciones en el orden de bases a lo largo de una cadena polinucleotídica son casi infinitas. En cualquier posición existen cuatro posibilidades (A, T, C o G); por tanto para tres bases hay 4³, o 64, combinaciones posibles de tripletes. Estos 64 codones constituyen el código genético. Debido a que existen 20 aminoácidos y 64 codones posibles, la mayoria de aminoácidos están especificados por más de un codón; de aquí que se diga que el código es degenerado. Por ejemplo, la base en tercera posición del triplete a menudo puede ser cualquier purina (A o C) o cualquier pirimidina (T o C) o-en algunos casos-cualquiera de las cuatro bases, sin que se altere el mensaje codificado (v. fig. 3-1).

 
Tabla 3-1
 



 
Procesamiento postraducción 


Muchas proteínas sufren grandes modificaciones postraducción. La cadena de polipéptidos que constituye el producto primario de la traducción se pliega y forma enlaces para formar una estructura tridimensional determinada por su propia secuencia de aminoácidos. Se pueden combinar dos o más cadenas de polipéptidos, productos del mismo o de diferentes genes, para formar un complejo proteico maduro. Por ejemplo dos cadenas de globina α y dos de β-globina se asocian de forma no covalente para formar la molécula de hemoglobina tetramérica. Los productos proteicos puede ser modificados también químicamente, por ejemplo por adición de fosfato o hidratos de carbono en lugares específicos. Estas modificaciones pueden tener una influencia significativa respecto a la función o la  abundancia  de la proteína modificada. Otras modificaciones puede implicar la participación de la proteína para eliminar determinadas secuencia amino-terminales que han servido para dirigirla a su localización correcta dentro de la célula (p. ej., proteínas que actúan dentro del núcleo o de las mitocondrias), o la división de la molécula en cadenas de polipéptidos más pequeñas.




Transcripción del genoma mitocondrial


En los apartados previos se han descrito los aspectos fundamentales de la expresión génica correspondiente a los genes existentes en el genoma nuclear. El genoma mitocondrial presenta un sistema distinto de transcripción y de síntesis de proteínas. Para transcribir el genoma mitocondrial se utiliza una RNA polimerasa especializada (codificada en el genoma nuclear) que contiene dos secuencias promotor relacionadas, una para cada cadena del genoma circula. Cada cadena se transcribe en su totalidad y los transcritos mitocondriales son procesados después para generar los diferentes mRNA, tRNA y rRNA mitocondriales individuales.






         REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA

 * Genética En Medicina Thompson & Thompson  7ª Edición.
 

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