RNA Transcription & Processing



index sitemap advanced
site search by freefind
Volver a la Página Índice Español
© 1996–2016 themedicalbiochemistrypage.org, LLC | info @ themedicalbiochemistrypage.org

Introducción

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

La transcripción es el mecanismo por el cual un filamento patrón del ADN es utilizado por las polimerasas específicas del ARN para generar una de las quatro diferentes clasificaciones del ARN. Estas 4 clases del ARN son:

1. ARN Mensajero (ARNm): Esta clase de ARN son el patrón de codificación genética utilizado por la maquinaria de traducción para determinar el orden de los aminoácidos que se incorporan en un polipéptido creciente durante el proceso de traducción.

2. ARN de Transferencia (ARNt): Esta clase de pequeños ARN forman enlaces covalentes con aminoácidos individuales y reconoce las secuencias codificadas de los ARNm para permitir la correcta inserción de los aminoácidos en la cadena creciente del polipéptido.

3. ARN Ribosomal (ARNr): Esta clase de ARN está montada junto con las numerosas proteínas ribosomales, para formar los ribosomas. Los ribosomas enlazan los ARNm y forman un dominio catalítico en el cual los ARNt entran con sus aminoácidos unidos. Las proteínas de los ribosomas catalizan todas las funciones de la síntesis del polipéptido.

4. ARN pequeño: Esta clase de ARN incluye la pequeña ARN nucleares (snARN) involucrados en el empalme de ARN y los microARN (miARN) participan en la modulación de la expresión génica a través de la alteración de la actividad de ARNm.

Todos las ARN polimerasas son dependientes de un patrón de ADN para sintetizar el ARN. El ARN resultante es, por lo tanto, complementario al patrón del filamento del duplex de ADN e idéntico al filamento que no s utilizó como patrón. El filamento que no se utilizó como patrón se llama filamento de codificación porque sus secuencias son idénticas a las del ARNm. Sin embargo, en el ARN, U es sustituida por T.

Regreso al inicio

Clases de las ARN Polimerasas

En las células procarióticas, las 3 clases de ARN son sintetizadas por una sola polimerasa. En las células eucarióticas hay 3 distintas clases de ARN polimerasa, el ARN polimerasa (pol) I, II y III. Cada polimerasa es responsable de la síntesis de una clase diferente de ARN. La capacidad de las diferentes polimerasas para sintetizar varoios ARN fue demostrada con la toxina α-amanitina. En bajas concentraciones de α-amanitina la síntesis de ARNm se afectan pero no los ARNr ni los ARNt. En altas concentraciones, se afectan los ARNm y los ARNt. Estas observaciones han permitido la identificación de que polimerasa sintetiza que clase de ARN. La ARN pol I es la responsable de la síntesis de ARNr (excepto 5S ARNr). Hay 4 ARNr importantes en las células eucarióticas designados por su tamaño de sedimentación. Los ARN 28S, 5S 5.8S están asociados a la subunidad ribosomal más grande y a el ARNr 18S esta asociado con la subunidad ribosomal pequeña. La ARN pol II sintetiza los ARNm y algunos de los pequeños ARN nucleares (snARN) implicados en el procesamiento del ARN. La ARN pol III sintetiza los ARNt, los ARNr 5S y algunos snARN.

Regreso al inicio

Mecanismo de las ARN Polimerasas

La síntesis del ARN exhibe varias características que son sinónimos con la replicación del ADN. La síntesis del ARN requiere de la iniciación exacta y eficiente, la elongación procede en la dirección 5'——>3' (es decir, la polimerasa se mueve a lo largo del filamento patrón del ADN en la dirección 3'——>5'), y la síntesis del ARN requiere de una terminación distinta y exacta. La transcripción exhibe varias características que son distintas de la replicación.

1. La transcripción se inicia tanto en procariotas como en eucariotas, desde muchos más sitios que la replicación.

2. Hay muchas más moléculas de la ARN polimerasa por célula que de la ADN polimerasa.

3. La ARN polimerasa procede en un rango mucho más lento que la ADN polimerasa (aproximadamente 50-100 bases/seg. para el ARN versus cerca de 1000 bases/seg. para el ADN).

4. Finalmente la fidelidad de la polimerización del ARN es mucho más baja que la del ADN. Esto es permisible puesto que las moléculas aberrantes del ARN pueden simplemente reciclarse y se pueden hacer nuevas moléculas correctamente hechas.

Regreso al inicio

Procesos de Transcripción

Las señales están presentes dentro de la plantilla de ADN que actúan en cis para estimular la iniciación de la transcripción. Estas secuencias se denominan elementos promotores. Promotor secuencias de promover la capacidad de ARN polimerasa a reconocer el inicio de nucleótidos en la que comienza. Secuencia adicional de elementos están presentes en los genes que actúan en cis para mejorar aún más la actividad de la polimerasa. Estas secuencias se denominan elementos potenciadores. Transcripcional promotor y potenciador de los elementos son importantes las secuencias utilizadas en la control de la expresión génica.

E. coli ARN polimerasa se compone de 5 diferentes cadenas del polipéptido. Asociación de varios de estos genera la ARN polimerasa holoenzyme. La subunidad sigma es sólo transitoria asociada a la holoenzyme. Esta subunidad es necesario para la iniciación de la transcripción exacta de la polimerasa con el suministro de señales de que un buen comienzo sitio se ha encontrado. En ambos procarióticas transcripción eucariota y el primer incorporado ribonucleotide es una purina y es incorporado como una trifosfato. En E. coli varios nucleótidos se añaden antes de la subunidad sigma se disocia.

El proceso de iniciación de la transcripción de ARNm eucariota es una extremadamente acontecimiento complejo. Existen numerosos factores proteicos controlando la iniciación, algunos de los cuales son factores basales presentes en todas las células y otros son específicos de la célula tipo y / o el estado de diferenciación de la célula. Dos elementos promotores basales que se encuentran en prácticamente todos los genes de ARNm eucariotas son la TATA-box y el CAAT-box. Muchos genes de ARNm expresadas constitutivamente (casa de mantenimiento de genes) también contendrá un elemento promotor GC-box (generalmente GGGCGG). Estos elementos se llaman así debido a las secuencias de ADN que constituyen el elemento promotor. La TATA-box se encuentra a unos 25 a 100 bases aguas arriba (escrito -25 a -100) del sitio de inicio de la transcripción y la CAAT-box es generalmente en la posición -70 a -150. Las secuencias TATA-box se encuentran sólo en la cadena codificante del gen (es decir, la hebra que tiene las secuencias idénticas para el ARNm resultante), mientras que los CAAT-box y GC-box de secuencias son más a menudo encontrado en la cadena molde, pero también pueden residir en la cadena de codificación. Muchos de los factores de transcripción basales son identificados por la hecho de que el control de la actividad de ARN pol II. Por lo tanto, la nomenclatura de estas proteínas es TFII, por factor de transcripción de ARN pol II. TFIID es el factor que se une a la TATA-box y su unión se ve facilitada por TFIIA. Una vez TFIID y TFIIA están obligados TFIIB y esto obliga a los reclutas del ARN pol II de la promotor. Siguiente TFIIE y TFIIH obligar.

TFIIH es en realidad un complejo de proteínas y este complejo no sólo está implicada en la transcripción, sino también en ciertas medidas de reparación del ADN. El papel de TFIIH en la reparación del ADN puede ser visto como crítico, ya que defectos en su función son responsables de ciertas formas de xeroderma pigmentoso. El papel crítico de TFIIH de iniciación de la transcripción se debe al hecho de que una de las proteínas del complejo es una quinasa que fosforila la serina residuos en el dominio C-terminal (CTD) de la subunidad grande de la ARN pol II. Esta subunidad quinasa de TFIIH se llama Kin28. El CTD contiene una secuencia de repeticiones en tándem que se compone de la heptad consenso de los aminoácidos: Y1S 2P3T4 S5P6S 7 que se puede repetir a partir de 25 a 52 veces. Es Ser5 y Ser7 que se fosforilados durante la iniciación de la transcripción. Estos serinas son diferentes de las serina (Ser2) fosforilada en el CTD de P-TEFb (positivo transcripción del factor de elongación b) involucrados en el proceso de nivelación como veremos a continuación. después de inicio de la transcripción se ha iniciado y ARN pol II se mueve hacia abajo el ADN plantilla, los factores TFIIA y TFIID permanecen en el promotor para permitir más rondas de iniciación a tener lugar.

Además implica el alargamiento de los 5'-ribonucleótidos de fosfato a la 3'–OH de la alargándose ARN con la concomitante liberación de pirofosfato. Nucleótidos además continúa hasta la terminación específica señales encontradas. Tras la revocación de la polimerasa núcleo desvincula de la plantilla. En procarióticas transcripción, el núcleo y la subunidad sigma reassociate pueden formar de nuevo la holoenzyme dispuesta a iniciar otra ronda de la transcripción.

En E. coli transcripcional de terminación se produce por tanto el factor de dependencia y el factor de medios independientes. Dos características estructurales de todos los E. coli el factor de forma independiente por concluido los genes han sido identificados. Una característica es la presencia de 2 simétrica GC-ricos segmentos que son capaces de formar una estructura tallo-lazo en el ARN y el segundo es un Una rica secuencia en la plantilla. La formación del tallo de circuito en el ARN desestabiliza la relación entre la ADN polimerasa y la plantilla. Esto es aún más desestabilizada por la debilidad de la naturaleza de la UA de pares de bases que se forman, entre la plantilla y el ARN, a raíz de la raíz de circuito. Esto conduce a la disociación de la polimerasa y la terminación de la transcripción. La mayoría de los genes en E. coli terminar con este método. Factor que dependen de la terminación requiere el reconocimiento de la terminación de la terminación de las secuencias de proteínas, rho. El factor rho reconoce y se une a las secuencias en el 3' de la ARN. Esta unión desestabiliza la plantilla de la polimerasa-la interacción de la disociación de la polimerasa y la terminación de la transcripción.

Regreso al inicio

Proceso Post-transcripción de los ARN

Cuando la transcripción de los ARNr y ARNt bacterianos se termina estos están inmediatamente listos para ser usados en la traducción. Ningún proceso adicional ocurre. La traducción de los ARNm bacterianos puede comenzar incluso antes que la transcripción esté terminada debido a la carencia de separación nuclear citoplasmática que existe en eucariotas. La capacidad para iniciar la traducción de los ARN procarióticos mientras la transcripción todavía está en progreso produce una oportunidad única para regular la transcripción de ciertos genes. Una característica adicional de los ARNm bacterianos es que la mayoría son policistrónicos. Esto significa que múltiples polipéptidos pueden ser sintetizados a partir de un transcripto primario.

Los ARNm policistrónicos son muy raros en las células eucarióticas pero han sido identificados. Los genomas mitocondriales en los mamíferos y en el Distyostelium discoideum, codifican los ARNm policistrónicos que son procesados en transcripciones primarias mono, di-, y tricistrónicas. Además, varios virus codifican los ARN policistrónicos.

En contraste a las transcripciones de las bacterias, los ARN eucariotas (las 3 clases) experimentan importantes post-transcripcional de procesamiento. Todas las 3 clases de ARN se transcribe a partir de los genes que contienen intrones. Las secuencias codificadas por el ADN intrónicas se debe quitar de la transcripción primaria antes de la el ARN ser biológicamente activa. El proceso de eliminación de intrones se llama empalme de ARN. Procesamiento adicional se produce a ARNm. El extremo 5' de todos los ARNm eucariotas tienen un límite de a únicos 5'—>5' vinculación con un residuo de 7 methylguanosine. Al final nivelado de los ARNm es así, protegidos de exonucleasas y lo más importante es reconocida por proteínas específicas de la maquinaria de traducción. El proceso de recubrimiento se produce después de que el ARNm de nueva síntesis es de alrededor de 20–30 bases de largo. En este punto ARN pol II hace una pausa y la quinasa positivo la transcripción factor de elongación b (P-TEFb) fosforila ARN pol II en la serina-2 residuos (Ser2) en la unidad de repetición del dominio C-terminal (CTD) de la subunidad grande de la enzima. pTEF-b se compone de quinasas dependientes de ciclina 9 (CDK9) y, o bien la ciclina T1, T2a, T2b, o K. El complejo también se llama C-terminal dominio kinasa 1 (CTDK1). Este evento de fosforilación pausa y regulación permite el potencial de atenuación en el ritmo de transcripción.

Estructura de la capsula 5' de los ARNm eucarióticos

Estructura de la capsula 5' de los ARNm eucarióticos

Los ARN mensajeros también son poliadenilados en el extremo 3'. Una secuencia específica, AAUAAA, es reconocida por la actividad endonucleasa de la polimerasa de poliadenilato que rompe el transcripto primario aproximadamente entre 11–30 pares de bases 3' del elemento de secuencia, entonces un segmento de 20–250 residuos A es añadido al extremo 3' por la actividad polimerasa de poliadenilato.

Procesos de poliadenilación

Procesos de poliadenilación

Además de la remoción de los intrones en los ARNt, nucleótidos adicionales son rotos tanto en el extremo 5' como en el 3', la secuencia 5'–CCA–3' se añade al extremo 3' de todos los ARNt y varios nucleótidos experimentan modificación. Ha habido más de 60 diferentes bases modificadas identificadas en los ARNt.

Los ARNr procarióticos y eucarióticos son sintetizados como precursores largos llamados ARN preribosomales. En eucariotas un ARN 45S preribosomal sirve como el precursor para los ARNr 18S, 28S y 5.8S.

Regreso al inicio

Procesamiento (splicing) de los ARN

Hay diversas clases de reacciones implicadas en la remoción de los intrones. Las 2 más comunes son los intrones del grupo 1 y del grupo 2. Los intrones del grupo 1 son encontrados en los genes ARNr nucleares, mitocondriales y del cloroplasto, los del grupo 2 en genes ARNm mitocondriales y del cloroplasto. Muchos de los intrones del grupo 1 y del grupo 2 son autoprocesados (self splicing), es decir, no son necesarios factores proteicos adicionales para que los intrones sean eliminados (splice out) eficiente y exactamente.

Los intrones del grupo 1 requieren un nucleótido externo de guanosina como cofactor. El 3'-OH del nucleótido de guanosina actúa como un nucleofilo que ataca al 5'-fosfato del 5' nucleótido del intrón. El 3'-OH resultante en el 3' terminal del exón 5' entonces ataca el 5'nucleótido del exón 3' liberando el intrón y covalentemente adhiriendo a los dos exones. El extremo 3' del exón 5' es denominado sitio donante del empalme y el extremo 5' del exón 3' se denomina el sitio receptor del empalme.

mecanismos para el grupo 1 y grupo 2 auto eliminación de empalme intrón

Mecanismos de auto corte y empalme de intrones. (Ribozima) auto ARN mediada por corte y empalme que comprende dos categorías principales. Grupo 1 auto empalme utiliza un residuo de GTP libre para iniciar las reacciones de catálisis. Grupo 2 intrones auto empalme utilizan un residuo de adenina dentro de la propia secuencia de intrón para iniciar las reacciones de catálisis. Durante grupo 2 reacciones de corte y empalme se forma una estructura de lazo en el ARN intrónica.


Los intrones del grupo II se empalman semejantemente excepto que en vez de un nucleofilo externo los 2'-OH de un residuo de adenina dentro del intrón es el nucleofilo. Este residuo ataca el nucleoido 3' del exón 5' formando un lazo interno llamado estructura de lazo. El extremo 3' del exón 5' entonces ataca el extremo 5' del exón 3' como en el empalme del grupo I liberando el intrón y uniendo covalentemente los dos exones.

La tercera clase de intrones es también la clase más grande que se encuentra en los ARNm nucleares. Esta clase de intrones experimenta una reacción de empalme similar a los intrones del grupo II en donde una estructura interna de lazo se forma. Sin embargo, el empalme es catalizado por los complejos especializados ARN proteína llamadas pequeñas partículas nucleares de ribonucleoproteína (snRNPs, pronunciado snurps). Los ARN encontrados en los snRNPs son identificados como U1, U2, U4, U5 y U6. Los genes que codifican estos snARN son altamente conservados en vertebrados e insectos y también se encuentran en levaduras y en Distyostelium discoideum indicando su importancia.

El análisis de un gran número de genes de ARNm ha conducido a la identificación de consenso de secuencias altamente conservadas en los extremos 5' y 3' de todos los intrones de ARNm.

Secuencias de consenso para el exón / intrón los sitios de empalme

El ARN U1 tiene secuencias que son complementarias a las secuencias cerca del extremo 5' del intrón. La unión del ARN U1 distingue el GU en el extremo 5' del intrón de otras secuencias aleatoriamente puestas de GU en el ARNm. El ARN U2 también reconoce secuencias en el intrón, en este caso cerca del extremo 3'. La adición de ARN U4, U5 y U6 forma un complejo identificado como espliceosoma que después remueve el intrón y ensambla los dos exones.

Un mecanismo adicional de remoción del intrón es el proceso de empalme del ARNt. Estos intrones son empalmados por una endonucleasa específica de empalme que involucra un mecanismo de cortar y pegar. Para que la remoción del intrón del ARNt ocurra el ARNt debe primero ser doblado correctamente en su forma característica de hoja de trébol. Los precursores mal doblados de ARNt no son procesados, lo que permite que la reacción de empalme sirva como un paso de control en la generación de ARNt maduros.

Regreso al inicio

ARN Edición

Edición de ARN es un término utilizado por primera vez para describir una forma inusual de el procesamiento post-transcripcional que implica la inserción de residuos de uridina (U) en un ARNm mitocondrial encontrado en Trypanosoma brucei. Esta forma particular de edición se encontró entonces a producirse en muchos ARNm eucariotas. El proceso de ARN edición ahora se conoce para abarcar una amplia variedad de procesos de manera mecánica no relacionados que cambiar la secuencia de nucleótidos de un Especies de ARN relativos a la dirigida por el ADN que codifica. Actualmente la edición de ARN sistemas se dividen en dos clases generales: Se han descrito sustitución y la inserción / deleción,. En la primera clase, las secuencias codificantes de un ARN maduro y su gen son co-lineal, ya que contienen el mismo número de nucleótidos, pero difieren en la secuencia de nucleótidos donde edición se ha producido. En la segunda clase, la secuencia de nucleótidos del producto de ARN maduro no es co-lineal con el de su secuencia codificante de ADN ya que el producto final contiene ARN nucleótidos adicionales relativos a la codificación gen. Todos los principales tipos de ARN celular (ARNm, ARNr, y ARNt) se ha demostrado que estar sujeta a la edición en diferentes organismos.

El término "edición de ARN" no se utiliza para referirse al ARN modificaciones tales como 5'-recubrimiento, corte y empalme, y 3' de poliadenilación, ni a la formación de nucleósidos modificados en ARN (como es típico en Arnts). Sin embargo, es importante para mantener el sitio de el hecho de que las distinciones entre "la edición de ARN" y "ARN modificación" puede ser menor que obvia. Para ilustrar este hecho, consideran que hay casos de ARN de edición donde participación desaminación de residuos de A (inosina) residuos I forman (véase la sección siguiente). Si esta edición se produce en la región de codificación de un ARNm, el sitio de edición (I) se reconoce como G durante la traducción. Sin embargo, también se sabe que los residuos de A en la posición de oscilación de ARNt anticodones (el 5'-nucleótido) se someten a la desaminación (por una enzima relacionada evolutivamente) a I, que de manera similar resulta en un cambio en las propiedades de emparejamiento anticodón. Por lo tanto, en estas circunstancias, la edición y modificación puede dar lugar a los mismos efectos en el nivel de la resultante proteína.

Sistemas de edición de ARN se han identificado que producen cambios en residuos de A de residuos I, denominadas A-a-I edición de los sistemas, o cambios en C residuos a los residuos de U, que se refiere a los sistemas de edición de C-a-U. Las enzimas que catalizan la A a la I edición esté miembros de una familia de deaminases adenosina que actúan sobre el ARN (siglas en Inglés: ADAR). Esto distingue a estas enzimas de la adenosina deaminasa involucrada en el catabolismo y el salvamento de los nucleótidos de purina. la enzimas que catalizan C-a-U ediciones se llaman deaminases citosina que actúan sobre ARN (siglas en Inglés: CDAR). Una secuencia de análisis comparativo de ADAR y CDAR secuencias demostraron que todos ellos pertenecen a una superfamilia de deaminases ARN-dependiente que También incluye deaminases ARNt-específicos (siglas en Inglés: ADAT). Una característica común de ADARs, CDARS y ADAT es la presencia en el deaminasa dominio de residuos conservados que son esenciales para la catálisis. Todos los tres tipos de deaminases probablemente surgieron de una citidina deaminasa ancestral a través de la adquisición de los dominios de unión al ARN.

Significado clínico de la edición de ARN humanos se demuestra por las observaciones de que las mutaciones en el gen ADAR1 están asociados con rara trastorno de la pigmentación de la piel autosómica (discromatosis symmetrica hereditaria, DSH) y con el síndrome de Aicardi-Goutieres (AGS), un inicio temprano encefalopatía que a menudo resulta en un daño neurológico grave y permanente. Defectuoso edición de ARN también se asocia con un número de enfermedades neurológicas incluyendo la depresión suicida, la epilepsia, la esquizofrenia, y la esclerosis lateral la esclerosis (enfermedad de Lou Gherig).

A-a-I Edición

El proceso de la A-a-I edición se produce en las transcripciones nucleares y es catalizada por una familia de enzimas conocida como ADAR. Actividad ADAR se caracterizó inicialmente como un ARN de doble cadena (ARNdc: siglas en Inglés: dsRNA) desenrollar la actividad y, como tal, estas observaciones destacar que ADARs son proteínas de unión a ARN de doble cadena y que su actividad catalítica está dirigida hacia las regiones dúplex en ARN. Aunque la mayor parte biológicamente funciones importantes de ADAR es desaminación de sitio específico en el ARNm, se sabe que las regiones dúplex de ARN en varios tipos de ARN no codificantes, incluyendo microAN (ARNmi) y los pequeños ARN de interferencia (ARNsi), así como algunos ARNs virales también son sustratos para ADAR.

Tres genes ADAR mamíferos dan lugar a cuatro isoformas conocidas: ADAR1p150, ADAR1p110, ADAR2 y ADAR3. Uso de un promotor alternativo dentro del ADAR1 transcripción genera la longitud total (ADAR1p150) y una isoforma truncada N-terminal (ADAR1p110) isoforma. Ambos ADAR1 isoformas contienen tres dominios de unión al ARN de doble cadena y el dominio deaminasa. Los ADAR1 variantes y ADAR2 se expresan en muchos tejidos, mientras que la ADAR3 proteína sólo se expresa en el cerebro. Aunque ADAR3 se presume que es catalíticamente inactiva, que puede competir con los ADAR1 y -2 para sustratos de unión de ARN, de este modo, alterar el perfil global de RNAs editados a través de ese mecanismo.

La gran mayoría de los residuos de A que son objetivos para la edición se localizan cerca de los cruces de empalme en el pre-ARNm. La formación de una sustratos de dsRNA ADAR en secuencias intrónicas podría, por lo tanto, ocultar los sitios de empalme de la maquinaria de empalme resulta en eventos de splicing alternativo. en Además, la edición de seleccionar un residuos podría llevar a la creación o eliminación de los sitios de empalme que también podría dar lugar a splicing alternativo acontecimientos.

A-a-I edición se presenta en más RNAs que hace la edición de C-a-U. Por el momento, la mayor parte de la ARNm de mamíferos encontrados para someterse a la A-a-I edición de los mamíferos se expresan en el sistema nervioso. Fisiológicamente ejemplos significativos son transcripciones de los receptores de glutamato ionotrópicos (GluRs) de la familia y la subunidad de receptor de serotonina 2C (5-HT2CR). En ambos casos, la desaminación de residuos exonic A conduce a cambios de un solo aminoácido en las proteínas resultantes. Específicamente, la edición del ARNm que codifica la GluA2 (GluR2) subunidad del ácido 2-amino-3-hidroxi-5-metil-4-isoxazolpropiónico (AMPA) receptores. Edición del ARNm GluA2 se produce en dos sitios no sinónimos denominados los sitios de Q / R y R / G. estos sitios se llaman así porque los resultados de la edición en el cambio de una glutamina residuo de un residuo de arginina en el primer sitio y un cambio de arginina por glicina en la segunda. El sitio Q / R está codificada por el exón 11 y reside dentro de la segundo dominio transmembrana (TMII) de la proteína. El sitio de R / G se encuentra justo un nucleótido desde el límite entre el exón 13 y el intrón aguas abajo. Cuando este sitio es editado, empalme favorece la inclusión del exón 15 sobre la de exón 14. Con respecto al sitio Q / R, edición tiene un profundo efecto sobre la permeabilidad de calcio del receptor de AMPA resultante. calcio permeabilidad de todas las isoformas del receptor de AMPA es controlado por la subunidad GluA2. En las proteínas sin editar GluA2 la presencia del residuo Q permite Ca2+ permeabilidad mientras que el aminoácido editado (R) no lo hace. Casi todos los de la GluA2 presente en el cerebro humano es editado. La importancia de GluA2 edición de ARNm se puede demostrar por el fenotipo de los ratones knockout ADAR2. Estos ratones han reducido significativamente la edición del sitio Q / R que hace que sean altamente propenso a convulsiones, y mueren dentro de 3 semanas después del nacimiento.

A-a-I edición también se presenta en la región no codificante de los ADAR2 de pre-ARNm. La consecuencia de ADAR2 edición de su propio ARNm es la generación de un sitio aceptor de corte y empalme alternativo en el intrón 1, resultando en un caso de empalme alternativa que crea una proteína no funcional ADAR2.

La A a la I proceso de edición también influye en la biogénesis y la reconocimiento de la diana de siRNAs implicados en la ruta ARNi. biogénesis siRNA requiere procesamiento de los precursores de dsRNA largos en 21 - a 23-ARN dúplex de nucleótidos que inician la transcripción y en última instancia post-transcripcional silenciamiento específico de secuencia. Para obtener más información sobre el tratamiento de ARNsi (y ARNmi) van a la Control de la Expresión Génica de la página. La edición de ARN y las vías de RNAi ambas implican dsRNAs, por lo tanto, la edición podría potencialmente antagonizar la vía de RNAi. A-to-I edits podría potencialmente alterar las estructuras de ARN de doble cadena solicitada de siRNAs (y miRNAs) que conduce a la reducción de el procesamiento y, por tanto, la disminución de siRNAs funcionales. Además, la edición de siRNAs y miRNAs podrían cambiar su orientación correcta de silenciamiento específico de secuencia sitios en los ARNm objetivo.

C-a-U Edición

La primera instancia informado de C-a-U edición fue en el ARNm que codifica apolipoproteína B (apoB). La edición del ARNm de apo B cambia un codón CAA a un UAA codón de parada de la traducción que conduce a la terminación prematura de la síntesis de proteínas. Cuando el gen apoB se transcribe el ARNm en los hepatocitos no se edita y se genera una proteína apoB de longitud completa llama apoB-100. Esta apolipoproteína (apoB-100) se encuentra exclusivamente con las partículas de VLDL, producidas y secretadas por el hígado. Dentro de los enterocitos intestinales, la apoB ARNm se edita lo que resulta en la generación de una proteína más pequeña llamada apoB-48. Esta apolipoproteína (apoB-48) se encuentra asociada exclusivamente con los quilomicrones, la lipoproteína partículas producidas por los intestinos y se liberan al sistema linfático. Edición de C-a-U del ARNm apoB requiere una plantilla de ARN de cadena sencilla con características bien definidas en la proximidad inmediata de la base editado, así como cofactores proteicos que ensamblan para formar un complejo funcional que se refiere como una holoenzima o editosome. Este funcional complejo incluye un núcleo compuesto por un mínimo de APOBEC-1, la desaminasa catalítica, y un factor de competencia, APOBEC-1 factor de complementación (siglas en Inglés: ACF), que funciona como un adaptador proteínas mediante la unión tanto de la desaminasa y el sustrato ARNm.

Otro ejemplo de la edición de ARNm de C-a-U implica desaminación sitio-específica de CGA de UGA codón en la neurofibromatosis tipo 1 (NF1) ARNm. La NF1 ARNm codifica una proteína identificada como neurofibromina. La edición de la NF1 ARNm introduce un codón de parada de la traducción en la posición 3916 que resulta en una truncamiento de la proteína neurofibromina en un dominio crítica implicada en la activación de GTPasa. Aunque ninguna demostración de un truncado Proteína NF1 se ha demostrado, la edición del ARNm NF1 se ha demostrado en tumores de la vaina nerviosa periférica de pacientes con neurofibromatosis tipo 1.

Un tercio de C a U ARNm editado codifica NAT1 (también identificado como p97, DAP5, y eIF4G2) que es un represor de la traducción que pueden estar implicados en la represión de los traducción global. NAT1 fue identificado en los estudios que demostraron la potencial oncogénico de APOBEC-1 cuando se sobreexpresa en el experimentales animales. En estos estudios se encontró que NAT1 se sometió a la edición de C a T en múltiples sitios, la creación de codones de parada que a su vez redujo la abundancia de la proteína NAT1. NAT1 tiene un papel crucial en la embriogénesis temprana ya que los embriones NAT1 negativos mueren durante la gastrulación. Aunque el mecanismo exacto a través del cual elevada actividad APOBEC-1 conduce a displasia y el cáncer aún no se define, adaptaciones de acogida se ha demostrado que modular la expresión de APOBEC-1 en los cánceres colorrectales humanos esporádicos.

Edición del ARNm apoB

Edición del ARNm apoB: Cuando el gen apoB se expresa en el hígado la resultante ARNm no se edita y se traduce a la larga duración apoB-100 proteína presente en VLDL. Cuando el gen se transcribe en los intestinos, la edición del ARNm convierte un codón CAA a un codón de parada de la traducción (UAA) lo que resulta en la traducción de un apoB-48 proteína truncada que está presente en los quilomicrones.

Regreso al inicio

Catalíticamente Activo ARN: Ribozimas

Las ribozimas representan una clase especial de moléculas de ARN que poseen catalítica actividad. Ribozima se compone de estructuras terciarias bien definidos que imparten los ARN con su actividad biológica única como enzimas de ácido nucleico. Las ribozimas tienen han identificado en una amplia gama de los genomas de los virus a los mamíferos. Hasta la fecha, ocho clases de origen natural de ribozima se han definido, todas las cuales catalizan la escisión o la ligadura de la columna vertebral del ARN por trans-esterificación o la hidrólisis de los grupos fosfato. Las propiedades catalíticas de las ribozimas son exclusivamente debido a la capacidad de los estas moléculas de ARN que asumen estructuras particulares. Moléculas de ARN tienen la capacidad a veces en varias estructuras distintas que pueden permitir a un solo ARN para llevar a cabo más de una función. Catálisis mediada por RNA se demostró por primera vez en el proceso del intrón empalme (intrones del grupo I y II). Posteriormente, numerosos ARN albergar actividad catalítica se han descrito. Las ribozimas se han demostrado participar en ARNt procesamiento (RNaseP), reacciones de transferencia de fosforilo catalizando la escisión o la ligadura de la ARN fosfodiéster columna vertebral, en la síntesis de proteínas (peptidiltransferasa) y en la regulación de la expresión del gen. A pesar de la similitud de la química de las reacciones catalizada por los ribosomas, cada molécula posee una secuencia completamente único, terciaria estructura, y un mecanismo catalítico específica, que refleja la diversidad de estrategias catalíticas de las ribozimas. Actividad peptidiltransferasa del ribosoma representa una estructura distinta y la actividad ribozima.

La actividad enzimática de las ribozimas depende de la capacidad de los el ARN a pliegan en estructuras específicas que imparten catalítica especificidad. La posibilidad, para un solo ARN molécula, a veces en más de una estructura, implica que una solo polímero ARN podría tener más de una función. esto significa las moléculas de ARN pueden realizar más de una tarea que resulta en una única secuencia (el genotipo) manifestando múltiples fenotipos. Que este es el caso se ha demostrado para el cortocircuito (25-34 secuencias de nucleótidos de ARN) que presentan la capacidad de unirse a dos diferentes ligandos, tales como GMP y L-arginina. Además, otro experimento, diseñado para seleccionar para una ribozima que catalizó la ligadura de dos ARN sustratos, descubrió que la molécula de ARN también podría someterse una reacción auto-división independiente. Estas dos reacciones enzimáticas distintas, ligadura y escisión, fueron impartidas por dos sitios distintos de la molécula de ARN. Varias ribozimas bifuncionales se han identificado.

Los intrones del grupo I son considerablemente más grandes y más estructuralmente compleja que cualquiera de los ARN auto-cleaving. Esta clase de ribozme se encuentra en el ARNm precursor, ARNt, ARNr transcripciones y de un variedad de organismos. La reacción catalítica llevada a cabo por el grupo I intrón ribozimas se produce en dos pasos. El resultado reacciones en la ligadura de flanqueo 5 'y 3' exones para producir los ARN maduro. Se han identificado varios cientos de ejemplos de esta clase de ribozima. Todas ellas comparten una estructura secundaria común y muy probablemente un mecanismo de reacción similar. El Tetrahymena thermophila ARNr intrón fue el primer grupo que auto-empalme intrón descubierto (ver sección anterior). La ribozima derivado de este intrón es de 421 nucleótidos de longitud y se compone de un núcleo catalítico conservado de aproximadamente 200 nucleótidos. Esta ribozima cataliza el primer paso de intrón auto-empalme el uso de un oligonucleótido para imitar el 5'-exón. El oxígeno 3 'de un guanosina exógena sirve como nucleófilo para esta reacción (véase la Figura anterior).

La clase funcional más recientemente descubierto de ribozimas incluyen aquellos que están involucrados en la regulación de la proteína síntesis. Dos de estas ribozimas recientemente identificados son los mamíferos poliadenilación citoplasmática elemento de unión proteína 3 (CPEB3) ribozima y una ribozima cabeza de martillo variante incrustado en los ARNm de mamíferos. Ribozimas cabeza de martillo son los llamados a causa de la estructura secundaria evidente en la ribozima activa. La cabeza de martillo, el virus de la hepatitis delta (HDV), horquilla, Neurospora Varkud satélite (VS) y glmS ribozimas son una clase de pequeños RNAs (50-150 nucleótidos) que catalizan auto-escisión específica del sitio y estaban originalmente caracterizado virales, virusoid, genomas de ARN bacterianos o satélite.

El glmS ribozima es una ribozima que se encuentra en las bacterias Gram-positivas. Se considera una ribozima metabolito-sensible desde se descubrió originalmente por su capacidad para catalizar El sitio de escisión específica de ARN en presencia de la glucosamina-6-fosfato (GlcN6P). El glmS ribozima fue originalmente identificado en la región 5 'no traducida del gen GLMS que está implicado en la síntesis de GlcN6P. El glmS ribozima también se considera un riboswitch ya que es implicados en la regulación de la expresión génica en respuesta a la evolución de las concentraciones de un metabolito.

El CPEB3 ribozima es un autoclivado ARN no codificantes situadas en el segundo intrón del gen CPEB3, que pertenece a una familia de genes que regulan las reacciones de ARNm poliadenilación. Un núcleo de 72 nucleótidos de la secuencia de ribozima CPEB3 es suficiente para llevar a cabo auto-empalme. La actividad de escisión de la ribozima es CPEB3 lento, que, en condiciones normales, permite normales corte y empalme del pre-ARNm CPEB3 a ocurrir. Un factor que actúa en trans se conoce a interactuar con el sitio de escisión de la ribozima con ello, la regulación de la tasa de ribozima auto-empalme. Cuando se aumenta la libre división, el nivel de truncado CPEB3 aumentos de pre-ARNm que resulta en la degradación de los fragmentos de ARN escindidas. este proceso puede servir como un interruptor para apagar la síntesis de la proteína CPEB3.

Regreso al inicio

Significado Clínico del Procesamiento (splicing) Alternativo y Aberrante

La presencia de intrones en los genes eucarióticos parecería ser una pérdida extrema de energía celular cuando se considera el número de nucleótidos incorporados en el transcripto primario y que luego son eliminados, así como también por la energía utilizada en la síntesis de la maquinaria de empalme. Sin embargo, la presencia de intrones puede proteger el genoma de un organismo del daño genético por influencias externas tales como productos químicos o radiación. Una función adicional importante de los intrones es permitir que ocurra el empalme alternativo, de tal modo, aumentando la diversidad genética del genoma sin el aumento del número total de genes. Por alteración de los patrones de exones de un solo transcripto primario, que son empalmados juntos, diferentes proteínas pueden presentarse del ARNm procesado a partir de un solo gen. El empalme alternativo puede ocurrir tanto en las etapas específicas de desarrollo o en los diferentes tipos de células.

El proceso de corte y empalme alternativo se ha identificado que se producen en los transcritos primarios de al menos 80% de todos los genes de codificación de proteínas humanas. Dependiendo del sitio de la transcripción, el gen de calcitonina produce un ARN que sintetiza la calcitonina (tiroides) o el péptido relacionado con el gen de calcitonina (CGRP, cerebro). Aún más complejo es el empalme alternativo eso ocurre en el transcripto de la α-tropomiosina. Se han identificado al menos 8 diferentes ARNm de α-tropomiosina empalmados alternativamente.

Las anormalidades en el proceso de empalme pueden conducir a varios estados de enfermedad. Muchos defectos en los genes de β-globina se conoce que conducen a las β-talasemias. Algunos de estos defectos son causados por mutaciones en las secuencias del gen que se requiere para el reconocimiento del intrón y, por lo tanto, resulta en un proceso anormal en el transcripto primario de la β-globina.

Los pacientes que sufren de varias enfermedades del tejido conectivo tienen autoanticuerpos que reconocen complejos celulares ARN-proteína. Pacientes que sufren de lupus eritematoso sistémico tienen autoanticuerpos que reconocen el ARN U1 del espliceosoma.

Regreso al inicio
Volver a la Página Índice Español
Michael W King PhD | © 1996–2016 themedicalbiochemistrypage.org, LLC | info @ themedicalbiochemistrypage.org

Última modificación: 15 de junio de 2016