Transcripció en Procariotes i Eucariotes: Mecanismes i Regulació
Seqüència consens
La seqüència consens és el nucleòtid més freqüent en una posició determinada. Com més similars són aquestes regions a la seqüència consens, més s'hi unirà la RNA polimerasa per començar la transcripció.
RNA Polimerasa
La RNA polimerasa està formada per 6 subunitats: alfa, alfa, beta, beta', omega i sigma. La subunitat sigma s'uneix al promotor, mentre que les altres subunitats són l'enzim catalíticament actiu.
Activitat 5'->3'
No requereix encebador, manté oberta la cadena i no té capacitat correctora de bases mal aparellades. Té 3 etapes:
Iniciació
La subunitat sigma uneix la RNA polimerasa al promotor i crea un complex promotor tancat. Això genera una pressió i obre el DNA entre els nucleòtids -9 i +3, formant el complex promotor obert. La RNA polimerasa comença a transcriure una cadena d'uns 9-10 nucleòtids i després la subunitat sigma es dissocia. Normalment, les primeres bases transcrites són purines (A i G).
Elongació
S'afegeixen nucleòtids complementaris a la cadena motlle. Aquest complex, anomenat bombolla de transcripció, conté la RNA polimerasa catalíticament activa que separa el DNA, el desenrotlla (uns 18 nucleòtids) i utilitza la cadena motlle per crear el tRNA. Hi ha uns 8 nucleòtids aparellats (entre els quals surt el RNA transcrit i s'afegeixen nous nucleòtids). La velocitat és d'uns 40 nucleòtids per segon fins al senyal d'aturada.
Terminació
Es deu a seqüències terminadores, que poden ser dependents o independents de la proteïna Rho. Rho és una proteïna hexamèrica amb propietats d'helicasa (trenca els ponts d'hidrogen entre cadenes complementàries).
- Independents de Rho: Dins del DNA hi ha dues seqüències repetides seguides d'una zona rica en adenines inverses. Un cop transcrites, formen una forca que crea una estructura de DNA doble. Aquest bucle fa que la proteïna s'aturi. Les adenines en RNA es converteixen en uracils, que són febles i separen el nou transcrit de l'extrem 3' del motlle de DNA.
- Dependents de Rho: Una seqüència similar a l'anterior forma un bucle i una seqüència no estructurada on s'uneix Rho. Rho avança i trenca els ponts d'hidrogen entre el tRNA sintetitzat i el motlle de DNA, separant el nou transcrit de l'extrem 3' del motlle de DNA.
Procariotes: L'Operó
En procariotes, l'operó és un conjunt de gens que es transcriuen de manera unitària. L'operó conté els gens i el seu promotor. Tots els gens tenen el mateix promotor i es transcriuen conjuntament quan aquest s'activa. Són gens que s'han de transcriure junts per actuar en una funció específica de l'individu, com ara en cicles metabòlics. Aquests mRNA que contenen més d'una proteïna s'anomenen mRNA policistrònics, típics de bacteris. La regulació d'aquests operons requereix proteïnes que s'uneixen al promotor i activen o inhibeixen la transcripció.
Eucariotes: RNA Polimerases
En eucariotes, hi ha 3 RNA polimerases (I, II i III) que transcriuen diferents tipus de RNA. La RNA polimerasa I transcriu el rRNA (excepte els petits), la RNA polimerasa II transcriu el pre-mRNA i la RNA polimerasa III transcriu el tRNA i el 5S rRNA. La RNA polimerasa II transcriu els pre-missatgers i té promotors més complexos que en procariotes. Hi ha tres zones promotores upstream i una downstream. També hi ha més proteïnes accessòries, anomenades factors de transcripció (TF), on s'uneix la RNA pol II. Hi ha diversos factors de transcripció, des de TF II A fins a TF II H, que formen un complex actiu per permetre l'actuació de la RNA pol II. La RNA pol II és fosforilada, s'obre a l'ADN, avança pel promotor i comença a sintetitzar.
Sense factors de transcripció no hi ha transcripció.
En regions 5' upstream molt allunyades del lloc d'inici, hi ha regions estimuladores o inhibidores anomenades enhancers (activen) i silencers (inhibeixen). S'hi uneixen proteïnes que interactuen amb la RNA pol II, inhibint-la o activant-la. Es sintetitzen seqüències més llargues que les que després seran missatgers, i una exonucleasa trenca la cadena per donar lloc al mRNA final. El pre-mRNA madura al nucli i després surt al citosol com a mRNA madur.
Comparativa Procariotes vs Eucariotes
En procariotes, el tRNA passa directament a mRNA, que quan és prou llarg, és sintetitzat pels ribosomes rRNA. En eucariotes, el tRNA passa a pre-mRNA, que madura al nucli i després passa a mRNA, que surt al citosol per ser traduït pels ribosomes.
Maduració del pre-mRNA en Eucariotes
La maduració del pre-mRNA consta de 3 fases:
- Formació del cap 5' (co-transcripcional).
- Formació de la cua poli-A a l'extrem 3' (adenines).
- Splicing: eliminació dels introns (seqüències no codificants) i unió dels exons (seqüències codificants).