Biología Molecular: Replicación del ADN Estructura de Genes, Transcripción y Procesamiento del ARNhn

1. Biología Molecular: Replicación del ADN Estructura de Genes, Transcripción y Procesamiento del ARNhn Pedro A. Moreno Escuela de Ingeniería de Sistemas y Computación Facultad de Ingenierías Universidad del Valle Cali, COLOMBIA

3. Ciclo Celular en Eucariótes

5. Flujo de la Información Genética Intracelular

6. Flujo de la Información Genética Intracelular de los Genes Interrumpidos

7. Maquinarias Moleculares Asociadas

8. Experimento de Meselson y Stahl

9. Experimento de Meselson y Stahl

10. Sobrevisión de la Replicación

11. Características Generales de la Replicación • Orígen de replicación • Bidireccional • 3. Hebra continua Hebra discontinua • 4. Semiconservativa • 5. Dirección 5’ 3’ • 6. DNA polimerasa I / II / II : procariotas • 7. DNA polimerasa  /  / : eucariotas • 8. Una batería de moléculas accesorias • 9. Fases: Iniciación, Elongación, Terminación

13. Sitio de Iniciación en Virus y Bacterias 1) Ori(Origen de replicación):O 2) Term(Sitio de terminación): T Ori Ori Virus y Bacterias Ter Sitio de Iniciación en Eucariótes Telómero Telómero T O T O T O T O T Eucariotas Replicón R R

14. Sitio de Iniciación en Eucariótes

15. DNA B + C Iniciación de la Replicación del ADN Bacteriano A 1. Iniciación 1) Dna A(Relaja) BHelicasa (abre ) C SSB J K SSB SSB B + C SSB: Proteínas de unión a cadena sencilla (Single strand binding) SSB

16. Elongación de la Replicación del ADN Bacteriano J K Primasa Dna G (ARN pol) 3’ 5’ B+C 3’ 5’ 3’ 5’ Ojal de Replicación 2.Elongación 5’ 3’ GIRASA 3’ 5’ 5’ Topoisomerasa I 5’ 3’ Girasa GIRASA 3’ 5’

17. Elongación de la Hebra Continua DNA pol III + Dna G + Girasa (Primasa) o ARN - pol DNA Dirigido o Iniciador (Primer) + Topoisomerasa I Replisoma 3’ 5’ 3’ 3’ 5’ 5’

20. RNA RNA RNA 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ Hebra continua SSB 3’ DNA POL - III 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 1000-2000 pb 1000-2000 pb Hebra discontinua

21. DNA Pol III RNA (Nick translation) Corta y cambia:RNA por DNA DNA POL - I

22. Terminación de la Replicación del ADN Bacteriano 3.Terminación DNA LIGASA Dependiente de ATP

28. Estructura del Gen Procariote Un gen Procariote yace en una región que se llama la UT (Unidad de Transcripción. La que se transcribe) Tiene 2 regiones Región codificante: Donde se codifica el gen Región Promotora: sitio a partir del cual se transcribe y se regula el gen SIT: +1 Sitio de Inicio de la Transcripción.Punto limitante entre la región codificante y la región promotora (Start point = sp)

29. Estructura del Gen Procariote 5’ 3’ 3’ 5’ Convenciones: UT: Unidadde transcripción SIT: Sitio de iniciación de la transcripción UTR: Región no traducida ( 5´o 3´) CI: Codón de iniciación CT: Codon de terminación STT: Sitio de terminación de la transcripción TTS: Transcription termina- tion site. UT Región Promotora ( RP ) Región Terminadora ( RT ) Región Codificante ( RC ) 5’ UTR 3’ UTR 5’ 3’ Región no traducida 3’ 5’ +1 CI (ATG) STTTTS CT SIT

30. Estructura del Promotor Procarióte • Región O (operadora): Se pega al 7-8 nucleot. Represor (Impide que se abra el ADN, se una la RNA pol y por ende, que se Transcriba el gen) 3’ 5’ +1 SP Control positivo • + 1SP: “Punto de arranque” También se llama sitio SIT (Sitio de Inicio de la Transcripción): Sitio en el cual entra el primer nucleotido en el RNAm. Caja Pribnow CajaCAT CajaCRP Control negativo Región O • Se abre el ojal de transcripción para la transcripción del gen. -35 -10 -2 -1 + 1 -65 Proteína Represora del Catabolito Secuencia Represora del Catabolito • Caja Pribnow: tetranucleotido rico en AT. CRP CRS

31. Estructura de la Región 5´UTR 5’UTR CI (AUG) +1 5’ UTR 3’UTR 20 - 60 pb “Se transcribe pero no se traduce” CI * Espacios conectores * * 10 pb +1 RBS ARNr + proteína Sitio de Unión al Ribosoma Ribosoma Poly - Purinas A - G S/D RBS: (Del inglés Ribosomal Binding Protein) Secuencia Shine/Dalgarne Se une al 3’ARNr 16s (subunidad menor)

32. Estructura de un Policistrón (OPERON) Promotor CI CT Tres Genes 2 3 1 CI CT CI CT CI CT RNAm 5’ 3’ Región Intercistrónica larga: diferentes ribosomas traducen ARNm 5’ 3’ > 1 gen: - Policistrónico - Un operón Región intergénica corta E. Coli: tiende a tener promotores con 3 genes en promedio

33. Estructura de la Región Terminal Región Terminal STT CT 5’ 3’ 3’ UTR SDR: Señal de degradación del RNA m = Ribonucleasa o RNasa Se descompone en sus partes Factor de terminación de la transcripción: STT: dependiente Terminales intrínsecos GC:independiente STT: independiente GC:dependiente Fígura hexaménica de proteínas

34. Estructura del gen Eucariote:Tres Tipos de Genes Existen 3 clases de genes transcritos por 3 ARN pol diferentes: ARN pol I, II y II Genes ARN pol I: Nucleolo ARNr Clase I ARN pol II Nucleoplasma ARNm ClaseII ARN pol III Nucleoplasma ARNr 5S (excepción)Clase III ARNnp ARNt

35. Estructura del Gen Eucarióte:Clase I UT RT RP RC +1 CI CT IRE ARE 5’ 3’ 5’ UTR 3’ UTR 3’ DFR DCR DCE 5’ UFR UCR UCE SP CI AAUAAA +1 Secuencia Líder: Proteínas que atraviesan la membrana y aa hidrofóbico SI + 10 cap ARE IRE 7 metil guanosina Elemento rico en hierro 50 pb Rico en AU Elemento rico en AU Depende del hierro Paradegradadar el RNAm Asa 5’ Secuencia consenso Desestabiliza el poly A

36. Estructura Básica del Promotor - Clase II 5’ 3’ 5’ 3’ RP = Región Promotora +1 sp RR = Región Reguladora Caja TATA -65 -35 Hexapleta rica en AT Se regulan lo genes caseros (“House Keeping genes”) Caja CAAT Caja TATA Elementos de respuesta Caja GC Existen: - Elementos de respuesta a estrógenos, corticoides, glucocorticoide - Dependientes del tejido • Se pegan factores inducibles a esta región promotora o fuera de ella. Puede haber otras cajas dependiendo del tipo de gen y también los genes especializados como los morfogenes o como los genes homeóticos (desarrollo) o de diferenciación

37. Estructura de la Región Codificante - Clase II Exón n Exón n+1 Intrón 3’BA’ BD: brazo dador BA: brazo aceptor 5’BD’ Empalmar Exones AG GT AG AG GU GU AG GU SR: Sitio de ramificación (Branch site) Regla GU - AG: Secuencia Consenso: al inicio y al fin del intrón SITIO DE RAMIFICACION T A C T A A C Se localiza a 2/3 longitud del intron X: 5 intrones (mamíferos) Siempre presente BS: - Consenso - Rica en pirimidina (T y C) X: 2 intrones (Otros organismos)

38. Amplificadores y Silenciadores (ENHANCERS – SILENCERS) RP SP +1 Amplificador * Amplificador Silenciador Regulación temporal y tejido especifica en los Genes Clase I y Clase II Silencian a los enhancers o amplificadores de expresión Ejemplo: *: Hígado : Glucogenasa Amplificador: - Secuencia consenso - Región amplificadora del gen - Ubicua: Puede estar hasta dentro de los intrones excepto en los exones

39. Estructura del Gen Eucarióte - Clase I Core del promotor -40 -10 -110 SP +1 28 S 5.8 S 18 S -170 GC Se transcriben en tandem -70 pb Región espaciadora entre core promotor y la región UCE (elementos de codificación no traducidos) Ribonucleasas En procariotas están organizados los genes para ribosomas de igual manera que los eucariotas con la excepción de que hay 1000 y 2000 copias en tandem del mismo gen

40. Estructura del Gen Eucariote - Clase III SP +1 5’ 3’ 3’ 5’ Octámero ARNtala ARNtmet PSE TATA RP RC UT Box A Box C Se une la RNA pol III 90 pb 

41. Procesamiento del Gen Eucariote - Clase III ARNt ala ARNt met ARNr 5S Ribonucleasa

45. La ARN Polimerasa Bacteriana

49. Descubrimiento de los Genes Interrumpidos

50. Estructura de un Gen Interrumpido Eucariótico Clase II