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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