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DEL GEN A LA PROTEINA
Parte I: Transcripción
Dr. Monterrubio
Capítulo 12
Expresión de Genes
fenotipo
Nivel molecular afecta la estructura y función de las células lo
que determina que caracteres son expresados (fenotipo)
•1909 -A. Garrod  Trabajó con los “errores
innatos del metabolismo”
-Alkaptonuria = condición recesiva en la cual
hay deficiencia de la enzima que metaboliza
alkaptón (orina expuesta al aire es negra)
- Postuló: síntomas de las enfermedades
heredadas provienen de defectos en la
síntesis de enzimas.
Fué el primero en reconocer que los principios de Mendel
también se aplican a los humanos (no se conocía el material
genético)
Genes  enzimas  fenotipo
Dr. Monterrubio
Vías metabólicas conducen a síntesis de moléculas que
establecen un fenotipo
Dr. Monterrubio
1930s, Beadle & Ephrussi especularon que
las variaciones en el color de ojos de la
Drosophila se debía a deficiencias en la
producción de enzimas que catalizan la
síntesis del pigmento
En ese tiempo no se conocía ni las
reacciones químicas ni las enzimas que las
catalizaban
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Genes
enzimas
fenotipo
enzimas unen el Genotipo al Fenotipo
•1930 -Beadle & Tatum retomaron el trabajo de
Garrod y trabajaron con:
-mutantes de Neurospora crassa (hongo del pan)
-Caracterizan defectos metabólicos.
Dr. Monterrubio
Experimentos de Beadle & Tatum
Medio = agar + sales inorganicas + glucosa + biotina
mínimo
Dr. Monterrubio
Dr. Monterrubio
Encontraron mutantes para arginina
Dr. Monterrubio
Caracterizaron Mutantes para la síntesis de arginina
Dr. Monterrubio
Dr. Monterrubio
• La síntesis de arginina puede estar bloqueada
en tres pasos distintos.
• Cada mutante carece de una enzima distinta.
• Cada mutante = un gene
• Hipótesis  un gen = una enzima
Todas las enzimas son proteinas pero no todas las
proteinas son enzimas. Se revizó la hipotesis:
Un gen = una enzima

Un gen = una proteína
Un gen = un polipéptido (proteínas con mas
de un polipéptido)
Dr. Monterrubio
?
Pregunta
Dr. Monterrubio
De acuerdo con la hipótesis de Beadle y Tatum, un gene- una
enzima, ¿cúantos genes distintos (mínimo) requiere el
siguiente trayecto metabólico?
A. 0
B. 1
C. 2
D.3
E. No se puede determinar con la
información provista.
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replicación
DNA
4 letras
“DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGÍA”
transcripción
RNA
4 letras
traducción
proteínas
20 letras
2 procesos
•Transcripción – síntesis de RNA a partir del DNA como
templado. (ácidos nucléicos  ácidos nucléicos)
-Transcripto primario (inicial mRNA de cualquier gene)
-Procesamiento en eucariontes – transcriptos maduros
-tRNA :traduce información del mRNA
-rRNA: parte de los ribosomas
-mRNA –lleva el mensaje genético del DNA hacia la
maquinaria de síntesis de proteínas.
•Traducción – síntesis del polipéptido bajo la dirección del
mRNA. (ácidos nucléicos
 amino ácidos)
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En bacterias el mRNA inmediatamente es traducido
sin ser procesado
Procariotas: Transcripción y traducción están acopladas.
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Procariotas
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En Eucariontes los transcritos de RNA son procesados
produciendo un RNA maduro
Transcripción
ocurre en el
núcleo.
-transcripto
primario (premRNA)
-mensajero
funcional (mRNA)
Traducción ocurre
en el citoplasma
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Transcripción – síntesis y procesamiento del RNA
Transcripción: 3 estados
•
Iniciación
•
Elongación
•
Terminación
RNA Polimerasa
Unidad de transcripción
Promotor
Terminador
Gen
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RNA Polimerasa II = enzima que cataliza el enlace entre
los ribonucleótidos durante la transcripción.
- añade al carbono 3’ del polinucleótido (síntesis de RNA de
5’a 3’)
- no requiere secuencia iniciadora (“primer”)
- separa las dos bandas de DNA
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Promotor:
- secuencia específica en el DNA (40-50 pares de bases),
donde se une la RNA polimerasa II.
- determina cúal de las dos cadenas se transcribe
- indica el lugar en donde comienza la transcripción.
Incluye el TATA box = secuencia en el promotor
necesaria para formar el complejo iniciador de
transcripción.
DNA
terminador
promotor
Unidad de transcripción – segmento que se transcribe
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Terminador = secuencia final que la polimerasa II de RNA
transcribe. El terminador transcripto (mRNA) es la señal de
terminación.
DNA
terminador
promotor
Unidad de transcripción – segmento que se transcribe
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Dirección de la transcripción del DNA varia
entre genes
En todos los casos la direccion de sintesis de
RNA es de 5’ a 3’ y el DNA se le de 3’a 5’
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Iniciación: Polimerasa II de RNA se enlaza al promotor.
Se forma el Complejo
iniciador de la
transcripción: Factores de
transcripción (proteinas) +
RNA Polimerasa
-Factores de transcripción
median la union de RNA
polimerasa y el inicio de la
transcripción
-TATA box es crucial para
formar el complejo de
transcripción en eucariontes
-Cadenas de DNA se
desenrollan y comienza la
transcripción de la cadena
templado.
1 A eukaryotic promoter
includes a TATA box
Promoter
Template
5
3
3
5
TATA box Start point Template
DNA strand
2
Several transcription factors must
bind to the DNA before RNA
Transcription
factors
polymerase II can do so.
5
3
3
5
3
RNA polymerase II
Additional transcription factors bind to
the DNA along with RNA polymerase II,
forming the transcription initiation
complex.
Transcription factors
5
3
5
3
5
RNA transcript
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Dr. Monterrubio
Dr. Monterrubio
Elongación
RNA Polimerasa se mueve a lo largo del DNA, exponiendo
10-20 bases.
- Añade nucleótidos al terminal
3’ (crece 5’  3’). RNA
mensajero crece a 60
nucleótidos por segundo
- A medida que crece el RNA
se despega del templado y las
cadenas del DNA se enrollan
nuevamente.
- Un gen puede ser transcrito
simultáneamente por varias
polimerasas de RNA.
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Nontemplate
strand of DNA
Elongation
RNA Polimerasa
se mueve a lo
largo del DNA,
exponiendo 1020 bases.
RNA
polymerase
3
Con forme
avanza la síntesis
de RNA, el mRNA 5
se separa y la
helice de DNA
vuelve a formarse 5
RNA nucleotides
3 end
Direction of
transcription
(“downstream”)
Newly made
RNA
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Template
strand of DNA
Terminación
-La transcripción continua hasta llegar al terminador
=Secuencia de RNA  señal de terminación
- Procariontes: polimerasa se detiene al final de la
secuencia del terminador
- En eucariontes termina 10-35 nucleótidos “río
abajo” la señal de poliadenilacion (AAUAAA)
Producto de la transcripción = transcripto primario
o Pre-mRNA
3
Termination
5
3
3
5
5
3
Completed RNA transcript
Dr. Monterrubio
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Las enzimas del núcleo eucariotico modifican el pre-mRNA
antes de que el mensaje sea enviado al citoplasma
Procesamiento del transcripto primario
(pre-mensajero)
1. Empalme del RNA (“splicing”): son removidas
partes internas del transcripto
2. Alteración de los terminales – 5’ y 3’
Dr. Monterrubio
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EXONES = segmentos que codifican para proteinas
(expressed)
INTRONES = segmentos no-codificantes - NO SE
TRADUCEN
RNA splicing: se remueven intrones y se unen exones
creando la moleculas de mRNA con una
secuencia codificante continua
Dr. Monterrubio
Empalme del RNA
(“splicing”)
Empalmosoma
(spliceosome)
– complejo de proteinas +
snRNPs (ribonucleoproteínas pequeñas)
-reconoce los sitios de
“splacing”
Ribozimas: RNA con
función de enzimas
Son intrones en
Tetrahymena
Dr. Monterrubio
“RNA splicing” alterno
(alternative RNA splicing)
Una de las funciones de empalmar RNA es producir del
mismo gen distintas proteínas
Transcripto primario
1
2
3
4
5
6
Procesamiento diferente en diferentes células
Tiroide
1
2
3
Calcitonina
Cerebro
4
AAAA(A)n
1
2
Productos diferentes
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3
5
6
CGRP
AAAA(A)n
A menudo la proteinas tienen una arquitectura modular que
consiste de dominios discretos
Gene
DNA
Exon 1 Intron Exon 2 Intron Exon 3
Transcription
Exones codifican para
esos dominios
RNA processing
Translation
Domain 3
Domain 2
Domain 1
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Polypeptide
Modificaciones de los terminales
1. Terminal 5’
5’ cap = El transcripto recibe nucleótido modificado de
guanina
- Protege el mRNA de ser degradado.
- Señal de reconocimiento para el enlace del mRNA a los
ribosomas (traducción)
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2. Terminal 3’
Rabo de poli-A = 50-250 nucleótidos de adenina
- Protege el mRNA de ser degradado.
- Facilita el transporte hacia el citoplasma.
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