6.2.2 MODIFICACIONES POSTRANSCRIPCIONALES DEL RNA MENSAJERO
Los procesos de maduración son los que llevan a
los transcritos primarios a convertirse en transcritos maduras. Mostrados sobre
un mRNA, son:
La maduración es un
proceso simultáneo, coordinado y regulado recíprocamente con el proceso
de transcripción. La ARN polimerasa II es la enzima encargada de la
transcripción de genes que codifican proteínas. Su dominio CTD, se
encarga de regular los procesos de adición de la caperuza en el extremo
5´del ARNm y de la cola poliA en el extremo 3´. También regula los
procesos de splicing y splicing alternativo. Son estos tres procesos los
que constituyen la maduración del ARNm. La caperuza en 5´y la cola
poliA son estructuras básicamente protectoras. El splicing elimina los
intrones del ARNm uniendo los exones consecutivos y el splicing
alternativo combina los exones de un gen de otra manera para obtener
otras proteínas a partir de un mismo gen.
Estas
modificaciones son:
* Adición de la
Caperuza
* Poliadenilación
* Ayuste de
Intrones nucleares
* Riboedición
(Correcion del mRNA)
ADICIÓN
DE LA CAPERUZA
La
caperuza o casquete de los mRNA es un 7-metilguanilato unido al primer
nucleótido del RNA por un enlace 5’-5’ trifosfato. Esto hace que la guanosina
añadida se una en sentido opuesto al del resto de la cadena polinucleotídica
LAS FUNCIONES DE LA CAPERUZA SON:
- Proteger la molécula frente a la acción de exonucleasas inespecíficas.
- Marcar el hnRNA como sustrato de otras reacciones de procesamiento en el núcleo.
- Ayudar a los ribosomas a reconocer el mRNA para iniciar la traducción; se ha visto que la caperuza es reconocida por uno de los factores de traducción, aunque no es una etapa imprescindible.
- Ayudar al desalojo del promotor en el comienzo de la elongación, o sea, a la eliminación de los factores de iniciación que no se necesitan en la elongación. O lo que es lo mismo: intervenir en el paso de iniciación a elongación
- Ayudar a procesar el primer intrón del transcrito.
El extremo 3’ de
los mRNA no se corresponde con la posición donde se termina la transcripción,
sino que es más corto, aunque presente una secuencia adicional en 3’: la
cola de poli-A. Para añadir esta cola existe un complejo que posee todas
actividades enzimáticas necesarias que se denomina poliadenilosoma. La
poliadenilación está estrechamente ligada a la terminación pues el corte del
RNA favorece la terminación al desestabilizar la interacción con la
RNA-polimerasa.
NO EXISTE UNA CLARA FUNCION DE LA Poliadenilación PERO ESTA ES LA MAS ACERTADA:
- parece intervenir en el transporte del mRNA al citoplasma;
- parece determinar la duración de la semivida del mRNA;
- interviene en la correcta o eficiente traducción del mRNA;
- parece ser la señal que indica los hnRNA que van a madurar y los que no;
- parece ser esencial para el ayuste del último intrón.
AYUSTE DE LOS INTRONES NUCLEARES
El ayuste es un proceso que puede ocurrir mientras se está transcribiendo
el gen o, más habitualmente, una vez que el gen completo está transcrito.
La eliminación de un intrón de grupo III (y también de los
de grupo II) está determinada por su secuencia o estructura, pero no por
su tamaño. Para definir un intrón se necesitan dos secuencias específicas
en la unión intrón-exón, que se denominan sitio
5’ o
donador y sitio 3’ o aceptor, así como una secuencia
interna, denominada sitio
de ramificación o CURAY, situada a 18-40 nt del sitio 3’.
En conjunto, se llaman sitios o centros de ayuste.
En los sitios 5’ y 3’ sólo dos nucleótidos son esenciales
mientras que en el de ramificación solamente uno (marcados en mayor tamaño
en la figura) por lo que los intrones comenzarán por GU y terminarán
por AG. El resto de los nucleótidos pueden variar ligeramente sobre la
secuencia consenso expuesta.
La gran mayoría de los intrones responde a esta regla
GU-AG, pero las
plantas y las levaduras presentan consensos ligeramente distintos que se denominan
regla AU-AC. La mutación de los nucleótidos esenciales
del consenso provoca ayustes erróneos ya que la maquinaria se busca
sitios «crípticos» de
ayuste diferentes a los naturales, con el consiguiente efecto fatídico
sobre el transcrito.
Formación del ayustosoma
El ayuste está mediado por una asociación macromolecular denominada
ayustosoma (spliceosome) cuya composición no es específica
de tejido u órgano, sino que es constante en todos los tipos celulares.
Forman parte del ayustosoma, además del pre-mRNA asociado a proteínas
(pre-mRNP), las ribonucleoproteínas nucleares pequeñas (snRNP o
snurps) denominadas U1 a U6 (excepto U3). Cada una de estas snRNP contiene
un RNA nuclear pequeño (snRNA) con el mismo nombre y unas 10 proteínas
de 9 a 70 kDa que reciben el nombre de familia Sm. Algunas de las proteínas
son meramente estructurales, pero otras van a intervenir directamente en la catálisis
del ayuste. Las proteínas B, B’, D, D’, E,
F, y G de la familia Sm son comunes a todas las snRNPs.
La función propuesta para cada snRNP es la siguiente:
- U1: reconoce y se une al sitio 5’; inicia el esamblaje del ayustosoma
- U2: se une al sitio de ramificación y lo acerca al sitio 5’; forma parte del centro catalítico
- U5: se une inicialmente al extremo 3' y luego a ambos extremos del intrón.
- U4: permite la activación del snRNA U6.
- U6: interviene en la catálisis y contiene el snRNA más conservado entre los eucariotas
Las snRNP actúan de forma ordenada, formándose un ayustosoma de 3000 kDa por
intrón (no por gen). Los intrones se suelen procesar a medida que se transcriben
ya que las proteínas reguladoras del ayuste (SR: splicing
regulators) están asociadas
al dominio CTD de la RNA-polimerasa II, además de que el ayuste es dependiente
del estado fosforilado del CTD. Curiosamente, la caperuza ayuda a reconocer el
primer intrón y el poli-A ayuda a procesar el último.
Existen dos tipos de ayustosomas:
- ayustosomas del tipo U2: son los más abundantes, contienen las snRNP vistas anteriormente y catalizan el ayuste de los intrones con la regla GU-AG.
- ayustosomas del tipo U12: contienen los snRNA U11 y U12 en lugar de U1 y U2 respectivamente; suelen catalizar la liberación de los intrones que siguen la regla AU-AC.
RIBOEDICIÓN: EDICIÓN O CORRECCIÓN DEL mRNA TRANSCRITO
En
los mRNA de mitocondrias y cloroplastos de muchos organismos se producen
cambios en la información contenida en el mRNA. Estos cambios de modificación o
inserción de bases se denominan riboedición.
Los gRNA
La riboedición no se produce al azar sino
específicamente gracias a una serie de pequeños RNA llamados RNA guía
(gRNA) que están codificados en locus específicos del genoma. Los gRNA son
moléculas de 60-80 nt que llevan unos bloques de poli(U) en el extremo 3’ y en
su extremo 5’ la secuencia que ha de aparearse con el RNA a editar. Al
hibridarse con el mRNA, determinan el sitio exacto donde se va a editar el
mRNA. Donde el gRNA se ha apareado al mRNA se une la maquinaria necesaria (editosoma)
que permite modificar la secuencia. Cuando hay que añadir varias U a la
secuencia, estas provienen del propio gRNA, de sus oligo(U).
Modificación de bases
Se varía la composición de bases, no su número.
Lo más frecuente es el cambio C por U mediante la acción de una enzima
denominada citidina-desaminasa. Otra modificación menos frecuente es la
de A por G causada por la adenosina-desaminasa. Si en el DNA no
hubiera T en lugar de U, las desaminaciones de la C no se detectarían como
errores y se acumularían mutaciones. Estas desaminasas reconocen unos 26 nt
alrededor del sitio a editar, que tienen que estar en forma de RNA bicatenario.
Inserción o deleción de bases
Esta riboedición provoca cambios más drásticos, como:- Introducción en el mRNA de cox2 de 4 U en un punto que hace cambiar la pauta de lectura
- Más de la mitad de los las bases del mRNA de cox3 son U que no estaban codificadas en el genoma
BIBLIOGRAFIA
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