Esta sección ampliará el papel específico de las ARN polimerasas durante la transcripción. Siga leyendo para aprender el papel de las ARN polimerasas en cada etapa de la transcripción.,

iniciación de la transcripción

a diferencia de la polimerasa procariótica que puede unirse a una plantilla de ADN por sí sola, los eucariotas requieren varias otras proteínas, llamadas factores de transcripción, para unirse primero a la región promotora y luego ayudar a reclutar la polimerasa apropiada.

las tres ARN polimerasas eucariotas

las características de la síntesis de ARNm eucariotas son marcadamente más complejas las de los procariotas. En lugar de una única polimerasa que comprende cinco subunidades, los eucariotas tienen tres polimerasas que están compuestas cada una de 10 subunidades o más., Cada polimerasa eucariótica también requiere un conjunto distinto de factores de transcripción para llevarlo a la plantilla de ADN.

la ARN polimerasa I se encuentra en el nucléolo, una subestructura nuclear especializada en la que el ARN ribosomal (ARNr) se transcribe, procesa y ensambla en ribosomas (Tabla 1). Las moléculas de ARNr se consideran ARN estructurales porque tienen un papel celular pero no se traducen en proteínas. Los ARNr son componentes del ribosoma y son esenciales para el proceso de traducción. La ARN polimerasa I sintetiza todos los ARNr excepto la molécula de ARNr 5S., La designación » S «Se aplica a las unidades» Svedberg», un valor no añadido que caracteriza la velocidad a la que una partícula se sedimenta durante la centrifugación.

RNA polymerase II is located in the nucleus and synthesizes all protein-coding nuclear pre-mRNAs., Los pre-ARNm eucarióticos se someten a un procesamiento extenso después de la transcripción pero antes de la traducción (Figura 1). Para mayor claridad, la discusión de este módulo sobre la transcripción y la traducción en eucariotas utilizará el término «ARNm» para describir solo las moléculas maduras y procesadas que están listas para ser traducidas. La ARN polimerasa II es responsable de transcribir la abrumadora mayoría de los genes eucariotas.

la Figura 1. El ARNm eucariótico contiene intrones que deben ser empalmados. También se agrega una tapa de 5′ y una cola de poli-a de 3′.,

la ARN polimerasa III también se encuentra en el núcleo. Esta polimerasa transcribe una variedad de ARN estructurales que incluyen el pre-ARN 5S, pre-ARN de transferencia (pre-ARN) y pequeños pre-ARN nucleares. Los ARNt tienen un papel crítico en la traducción; sirven como las moléculas adaptadoras entre la plantilla de ARNm y la cadena de polipéptidos en crecimiento. Los ARN nucleares pequeños tienen una variedad de funciones, incluyendo el «empalme» pre-mRNAs y la regulación de los factores de transcripción.,

un científico que caracteriza un nuevo gen puede determinar qué polimerasa lo transcribe probando si el gen se expresa en presencia de un veneno de hongo en particular, α-amanitina (Tabla 1). Curiosamente, la α-amanitina producida por Amanita phalloides, el hongo de la tapa de la muerte, afecta a las tres polimerasas de manera muy diferente. La ARN polimerasa I es completamente insensible a la α-amanitina, lo que significa que la polimerasa puede transcribir el ADN in vitro en presencia de este veneno. Por el contrario, la ARN polimerasa II es extremadamente sensible a la α-amanitina, y la ARN polimerasa III es moderadamente sensible., Conocer la polimerasa que transcribe puede dar pistas a un investigador sobre la función general del gen que se está estudiando. Debido a que la ARN polimerasa II transcribe la gran mayoría de los genes, nos centraremos en esta polimerasa en nuestras discusiones posteriores sobre los factores y promotores de la transcripción eucariótica.

los promotores de la ARN polimerasa II y los factores de transcripción

los promotores eucarióticos son mucho más grandes y complejos que los promotores procarióticos. Sin embargo, ambos tienen una secuencia similar a la secuencia -10 de procariotas., En eucariotas, esta secuencia se llama caja de TATA, y tiene la secuencia de consenso TATAAA en la cadena de codificación. Se encuentra en -25 a -35 bases en relación con el sitio de iniciación (+1) (Figura 2). Esta secuencia no es idéntica a la caja de E. coli -10, pero conserva el elemento rico en A–T. La termoestabilidad de los enlaces A–T es baja y esto ayuda a que la plantilla de ADN se desenrolle localmente en preparación para la transcripción.,

en lugar del simple factor σ que ayuda a unir la ARN polimerasa procariótica a su promotor, los eucariotas ensamblan un complejo de factores de transcripción necesarios para reclutar ARN polimerasa II a un gen codificador de proteínas. Los factores de transcripción que se unen al promotor se denominan factores de transcripción basales. Estos factores basales son todos llamados TFII (para Factor de transcripción/polimerasa II) más una letra adicional (A-J). El complejo central es TFIID, que incluye una proteína de unión a TATA (TBP)., Los otros factores de transcripción caen sistemáticamente en su lugar en la plantilla de ADN, con cada uno estabilizando aún más el complejo de preiniciación y contribuyendo al reclutamiento de ARN polimerasa II.

Figura 2. Se muestra un promotor generalizado de un gen transcrito por ARN polimerasa II. Los factores de transcripción reconocen al promotor. La ARN polimerasa II se une y forma el complejo de iniciación de la transcripción.,

algunos promotores eucariotas también tienen una caja de CAAT conservada (GGCCAATCT) en aproximadamente -80. Más arriba de la caja TATA, los promotores eucariotas también pueden contener una o más cajas ricas en GC (GGCG) o cajas octámeras (ATTTGCAT)., Estos elementos se unen a factores celulares que aumentan la eficiencia de la iniciación de la transcripción y a menudo se identifican en genes más «activos» que están siendo constantemente expresados por la célula.

Los Factores de transcripción basales son cruciales en la formación de un complejo de preiniciación en la plantilla de ADN que posteriormente recluta ARN polimerasa II para la iniciación de la transcripción. La complejidad de la transcripción eucariótica no termina con las polimerasas y promotores., Un ejército de otros factores de transcripción, que se unen a potenciadores y silenciadores aguas arriba, también ayudan a regular la frecuencia con la que el pre-ARNm se sintetiza a partir de un gen. Los potenciadores y silenciadores afectan la eficiencia de la transcripción, pero no son necesarios para que la transcripción proceda.

estructuras promotoras de ARN polimerasas I y III

los procesos de traer ARN polimerasas I y III a la plantilla de ADN involucran colecciones ligeramente menos complejas de factores de transcripción, pero el tema general es el mismo.,

los elementos promotores conservados para los genes transcritos por las polimerasas I y III difieren de los transcritos por la ARN polimerasa II. la ARN polimerasa I transcribe genes que tienen dos secuencias promotoras ricas en GC en la región -45 a +20. Estas secuencias por sí solas son suficientes para que ocurra la iniciación de la transcripción, pero los promotores con secuencias adicionales en la región de -180 a -105 aguas arriba del sitio de iniciación mejorarán aún más la iniciación. Los Genes que son transcritos por la ARN polimerasa III tienen promotores aguas arriba o promotores que ocurren dentro de los propios genes.,

la transcripción eucariótica es un proceso estrechamente regulado que requiere una variedad de proteínas para interactuar entre sí y con la cadena de ADN. Aunque el proceso de transcripción en eucariotas implica una mayor inversión metabólica que en procariotas, asegura que la célula transcriba precisamente los pre-ARNm que necesita para la síntesis de proteínas.,

alargamiento y terminación

después de la formación del complejo de preiniciación, la polimerasa se libera de los otros factores de transcripción, y se permite que el alargamiento proceda como lo hace en procariotas con la polimerasa sintetizando pre-ARNm en la dirección 5′ a 3′. Como se discutió anteriormente, la ARN polimerasa II transcribe la mayor parte de los genes eucariotas, por lo que esta sección se centrará en cómo esta polimerasa logra elongación y terminación.,

aunque el proceso enzimático de elongación es esencialmente el mismo en eucariotas y procariotas, la plantilla de ADN es más compleja. Cuando las células eucariotas no se dividen, sus genes existen como una masa difusa de ADN y proteínas llamada cromatina. El ADN está estrechamente empaquetado alrededor de proteínas histonas cargadas a intervalos repetidos. Estos complejos ADN-histona, llamados colectivamente nucleosomas, están regularmente espaciados e incluyen 146 nucleótidos de ADN enrollados alrededor de ocho histonas como hilo alrededor de un carrete.,

para que se produzca la síntesis de polinucleótidos, la maquinaria de transcripción necesita mover las histonas fuera del camino cada vez que se encuentra con un nucleosoma. Esto se logra mediante un complejo proteico especial llamado FACT, que significa «facilita la transcripción de la cromatina.»Este complejo aleja las histonas de la plantilla de ADN a medida que la polimerasa se mueve a lo largo de ella. Una vez que se sintetiza el pre-ARNm, el complejo FACT reemplaza las histonas para recrear los nucleosomas.

la terminación de la transcripción es diferente para las diferentes polimerasas., A diferencia de los procariotas, la elongación por ARN polimerasa II en los eucariotas tiene lugar entre 1.000 y 2.000 nucleótidos más allá del extremo del gen que se transcribe. Esta cola pre-ARNm se elimina posteriormente por escisión durante el procesamiento del ARNm. Por otro lado, las ARN polimerasas I y III requieren señales de terminación. Los Genes transcritos por la ARN polimerasa I contienen una secuencia específica de 18 nucleótidos que es reconocida por una proteína de terminación. El proceso de terminación en la ARN polimerasa III implica una horquilla de ARNm similar a la terminación rho-independiente de la transcripción en procariotas.,

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