Transcripción en procariotas y eucariotas V22

Hola.

Siguiendo con el esquema que nos presenta el flujo de la información desde el ADN hasta proteínas, hoy vamos a hablar de la transcripción. La transcripción es ese proceso por el cual, a partir de ADN, se copian ARNs.

Este proceso ocurre en eucariotas en el núcleo, pero en procariotas, lógicamente ocurre en disperso por el citoplasma bacteriano. Por lo tanto, esa será ya la primera diferencia entre la transcripción de eucariotas y procariotas.

Va a haber muchas más.

Bueno, pues antes de empezar, deciros que de las dos hebras que contiene el ADN, solamente una es la que lleva, va a ser copiada, y la otra es lo que se llama hebra informativa o codificante, y esta hebra que va a ser copiada es la que vamos a llamarle hebra molde.

Con respecto a los enzimas que van a participar, son las RNA polimerasas, y deciros también que en procariotas solamente es una RNA polimerasa que copia todos los ARNs, mientras que en eucariotas tenemos tres tipos de RNA polimerasas.

Y al igual que la replicación, vamos a dividir las fases de la transcripción en iniciación, elongación y terminación.

Tras la terminación

puede venir

una fase de maduración. Bien, pues para iniciar la transcripción, lo primero que tiene que ocurrir es que la ARN polimerasa localice una zona donde debe comenzar.

Esa región es lo que se llama región promotora.

Y además, en esta zona es donde incluso la RNA polimerasa va a elegir

cuál de las dos hebras es la que se va a copiar.

Esta zona promotora se caracteriza porque tiene una secuencia de bases que se repiten y que es la zona que va a reconocer la polimerasa como el lugar de inicio de la transcripción.

En procariotas, la RNA polimerasa reconoce la zona promotora, mientras que en las eucariotas se necesita que la RNA polimerasa haya también unos factores de transcripción que, digamos, le van a indicar la zona de inicio de esa transcripción.

O sea, que esa es otra diferencia entre la transcripción en procariotas y en eucariotas.

El reconocimiento del promotor.

La RNA polimerasa lo que va a hacer es que se abra una burbuja de transcripción, un ojo de transcripción, y por ahí comienza, se inicia la transcripción.

Y como recordaréis

que las RNA polimerasas

no necesitan ningún tipo de cebador,

comienza la transcripción en dirección 5 prima 3 prima.

Aquí podemos ver en detalle cómo la RNA polimerasa va transcribiendo, va copiando, formando una hebra de ARN gracias a la hebra molde, pero lo que va incorporando son ribonucleótidos.

Es decir, no contendrá timina la hebra que se está sintetizando y por el contrario, el nucleótido que aparecerá sustituyendo a la timina como complementaria de la adenina será el uracilo.

Esta hebra que estamos viendo aquí

es lo que se llamaría transcrito de ARN.

En esta fase de elongación, la RNA polimerasa lee la cadena de ADN en dirección 3 prima 5 prima y ella va incorporando los nucleótidos en dirección 5 prima 3 prima.

La unión de los nucleótidos se produce formándose un enlace éster, con lo cual se libera un fósforo inorgánico por cada nucleótido que se incorpora a la nueva hebra.

En esta imagen podemos ver lo que os acabo de decir de las direcciones de copia, 5 prima 3 prima y de lectura 3 prima 5 prima.

Y vemos cómo se va formando

el ARN copia de la hebra molde.

Durante la fase de elongación, hay también una diferencia importante entre procariotas y eucariotas, porque en eucariotas se le añade después de transcritos unos 30 nucleótidos, una caperuza y que va a ser una caperuza protectora, es la metilguanosina.

que va a funcionar

como una señal de inicio

durante la traducción.

Y que

La fase de finalización se produce cuando se llega a unas secuencias de terminación que la RNA polimerasa reconoce y en ese momento el RNA transcrito completo queda liberado de lo que es la hebra del ADN.

Y se cierra la burbuja de transcripción.

Las señales de terminación en procariotas son palindrómicas. Están sobre todo formadas por guaninas y citosinas y algunas timinas. Esto lo que va a hacer es que se forma un bucle que va a favorecer la separación del ARN transcrito de la doble hebra del ADN.

En eucariotas, en cambio, la señal de corte viene marcada por una secuencia que es una A A U A A A, que está un poco antes justo del punto de finalización.

Ese punto se llama señal de

poliadenilación.

Y tras esta separación del transcrito en eucariotas, lo que ocurre es que se le añade una cola o poli A, formada por entre 100 y 200 nucleótidos de adenina.

Esta es una cola,

eh, formada por una poli A polimerasa,

que es la que va a hacer de protectora de esta hebra transcrita.

Tras la terminación de la transcripción,

viene un periodo de maduración en eucariotas.

Este proceso no tiene lugar en procariotas, aunque sí realmente cuando se sintetiza el ARN ribosómico y el ARN transferente se transcribe más

de lo de lo que sería necesario,

y luego esta larga cadena de ARN transcrito se fragmenta

para dar origen a los distintos ARNs de transferencia

y a los ARNs ribosómicos.

Pero este proceso de maduración tal y como lo estamos expresando, no ocurriría en procariotas.

De este modo, el transcrito primario en procariotas puede ya sintetizar directamente

proteínas, sin ningún tipo de proceso de maduración.

Y en cambio, en eucariotas sí que necesita una maduración.

Vamos a recordar un momento cómo era el ADN de eucariotas

para entender un poco cómo ocurre el proceso de maduración.

Recordemos los nucleosomas, los ADNs espaciadores,

y realmente en este material de doble hebra de ADN, aparecen unas zonas exones e intrones, que así se llaman,

que unas son regiones codificantes y otras son regiones no codificantes.

Es decir, que unas llevan información para que se sintetice proteínas y otras no.

Los genes, por lo tanto, en eucariotas son genes fragmentados, exones, intrones, exones.

Los intrones van a ser eliminados.

Y a este proceso de corte y empalme se le denomina splicing.

Vamos a ver cómo ocurre.

Aquí tenemos el ADN con sus regiones codificantes y sus regiones no codificantes.

Aquí está el ARN con su caperuza, la 7 metilguanosina, que os hablé antes,

esa zona protectora.

Y luego una serie de zonas que le vamos a llamar exones e intrones,

y por último, la poli A,

como también os había explicado antes.

Pues bien, tras esa maduración, hay un proceso de corte y empalme

que se

por el cual se eliminan los intrones

y se unen los exones.

Esto va a hacer que se acorte la información,

sigue quedando la caperuza,

sigue quedando la poli A,

y el ARN maduro ya puede salir del núcleo

para realizar la síntesis de proteínas en el citoplasma.

Aquí tenemos con más detalle cómo se produce esa

splicing.

O sea, ese corte y empalme.

Están los exones, los intrones,

que son los que se van a eliminar,

y gracias a un enzima que se llama ribonucleoproteína pequeña nucleolar.

Esta es la el enzima que va a catalizar la reacción de la reacción de corte,

hasta que se queda lo que sería un transcrito unido y maduro,

que sería ya la molécula modificada.

Aparte de este splicing, existe un splicing alternativo,

por el cual estos exones se van a poder alterar su orden

y se van a poder incluso cortar por distintas zonas,

de tal manera que al final, a partir del mismo material, se van a poder formar cadenas de mensajeros diferentes

que van a dar origen a diferentes proteínas.

Os voy a poner un ejemplo para que lo entendáis.

Imaginaros una enfermedad nueva, como por ejemplo, el coronavirus,

este que nos estuvo atacando.

Bueno, pues lo que ocurre es que

nosotros no tenemos ningún anticuerpo contra ese virus nuevo

o el VIH en su día.

Cómo somos capaces de crear un nuevo anticuerpo si no lo tenemos heredado genéticamente?

Bueno, pues gracias a este splicing alternativo, los exones se pueden reorganizar,

se pueden cambiar el orden,

se pueden empalmar de otra manera.

Al final, la síntesis de la proteína que va a tener lugar no tiene nada que ver con la secuencia original.

De esa manera conseguimos una gran variabilidad a la hora de sintetizar proteínas.

Eh, como ejemplo, os diría que imaginaos que tenéis las piezas de un puzzle y que si las colocáis en un orden, podéis hacer la Torre de Pisa,

y si las colocáis en otra orden, pero con las mismas piezas, podéis tener la imagen de la Torre Eiffel.

Aquí, partiendo del mismo material, del mismo ADN, podemos conseguir distintos transcritos de ARN que debido al splicing alternativo

darán origen a distintas proteínas cuando se sintetice y se lea esta cadena en el ribosoma

en la síntesis de proteínas.

En esta imagen podemos ver el la comparativa entre un ARN de procariotas y un ARN de eucariotas.

Si os fijáis, en el ARN de procariotas no aparece la caperuza,

la 7 metilguanosina,

y no va a haber la poli A que aparece en eucariotas, esa cadena de 100 o 200 adeninas

que os expliqué antes, no aparece tampoco en procariotas.

Bueno, pues un poco a modo de resumen,

tenemos aquí las modificaciones post-transcripcionales,

es decir, tras el proceso de actuación de las polimerasas,

lo que va a ocurrir es primero la formación del casquete,

eh, la metilguanosina y la poli A.

Luego la eliminación de los intrones,

eh, y luego el traslado del RNA mensajero ya maduro desde el núcleo hasta el citosol.

Aquí lo tenéis.

Este sería un RNA

con intrones y exones,

el proceso de corte y empalme,

la poliadenilación,

la incorporación de la 7 metilguanosina como caperuza o casquete,

y por último, sería la traducción en la síntesis de proteínas que será objeto de lo que vamos a explicar para la próxima clase.