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ARN GENES - MUTACIONES

POLIMERASAS ARN La transcripcin ocurre con la participacin de 3 diferentes polimerasas: a) ARN polimerasa I o A , transcribe ARNr, ubicado en la zona nucleolar . Los genes ARNr son altamente conservados y repetidos (secuencias repetidas) .b) ARN polimerasa II o B que transcribe precursores de ARNm o preARN y c) ARN polimerasa III o C que transcribe ARNt, ARNr 5S y otros ARN pequeos. Las dos ltimas se localizan en el citosol. La transcripcin ocurre en el ncleo y la traduccin en el citosol, lo que implica modificacin del ARN transcrito para el transporte al citosol y proteccin contra nucleasas citoslicas. As el ARN transcrito es modificado en sus extremos; en el extremo 3 se agrega una secuencia de A (cola de poli A) que estabiliza el ARN y ayuda a su transporte al citosol. En el extremo 5 se incorpora una Guanosina metilada ( 7 metil guanosina) que protege contra exonucleasas (CAP). El ADN de eucariontes posee secuencia codificantes

Tipos de ARNEn las clulas existen tres tipos principales de ARN: ARNt: funcin es transportar los aminocidos hacia los ribosomas durante la sntesis de protenas. ARNr: se encuentra formando parte de los ribosomas donde esta muy relacionado con protenas. ARNm: transfiere la informacin gentica del ADN, suelen ser molculas con un tiempo de vida media muy corta. Existen otros tipos de ARNs denominados ARN pequeos especializados en funciones reguladoras y catalticas: ARNsn: del ingls small nuclear (pequeo nuclear) se presentan asociados con ms de 10 protenas diferentes, formando partculas de ribonucleoprotenas (RNPsn) que participan en el proceso de maduracin de los ARNhn para originar los ARNm y del preARNr. ARNhn: heterogneo nuclear es precursor del ARNm. ARNsc: del ingls small cytoplasmic ( pequeo citoplasmtico). El ejemplo ms importante lo constituye el ARN 7SL, que se encuentra unido a 6 protenas, formando las partculas de reconocimiento del pptido seal (SRP) que participa en la translocacin de las protenas, las que deben ser procesadas en el RER.

Tipos de ARNTipo de ARN # aprx.de clases diferentes en las cl. 80 - 100 1-2 1 miles miles decenas decenas Tamao aprx. en nucletidos 75 -90 120 1900 variable variable 90 - 330 58 - 220 Distribucin ARNt ARNr (5S) ARNr (18S) ARNm ARNhn (heterogneo nuc.) ARNsc (peq citoplasmtico) ARNsn (pequeo nuclear) P,E P,E E P,E E P,E E

Caractersticas del ARN Las uniones G-C y A-U forman pares de bases complementarias unidas por puentes de hidrgeno (cannicas de Watson-Crick) + estables G-C (3 puentes H) A-U (2 puentes H) - estables G-U (1 puente H)

Anlisis de la secuencia del ARN El anlisis de las secuencias de ARN difieren del anlisis de las secuencias de ADN. Las estructuras del ARN se pliegan y se aparean para formar estructuras secundarias. En el ARN lo ms importante no es necesariamente la secuencia, sino la conservacin de la estructura.

Estructura secundaria del ARN Rnasa P de E. coli

Estructura del ARNt

Transcripcin y traduccin de un gen eucariota5'UTRExon 1

3'UTRIntron 1 Exon 2 Intron 2 Exon 3

preARNm:

AUG

UAA

5 CAP

Corte y empalmeAUG

PoliadenilacinpolyA

ARNm:Traduccin

UAA AAAAAAAAA

protenaMPLTW ..............GFL

MPLTW

..............PJC

Modificaciones posttraduccionalesMPLTW ..............LAC

TRADUCCIN Sntesis de Protenas Componentes mRNA tRNA Ribosomas Chaperonas Enzimas Factores de regulacin Hidrlisis de ATP o GTP

Cdigo gentico-Universal: es idntico para las distintas especies animales y vegetales -Degenerado: ms de un codn codifica para el mismo aminocido.

codn AUGCAGUGGAAACUAUAG ARNm Met- GlnTrp-- Lys Leu stop 20 aac. 4 bases combinadas en codones o tripletes 43 = 64 Sobran 44 codones iniciacin, elongacin, stop

Tipos de ARN y caractersticas especficasTipo de ARN Caractersticas estructurales Funcin

ARN ribosomal (rARN)

Se asocia con protenas. 3 tamaos diferentes en procariotas y 4 en eucariotas. Un tARN especfico para c/aa. Extremo 3: CCA

Componente estructural de ribosomas Transporte de aa al complejo Ribosoma-mARN Molde para sntesis de protena

ARN transferencial (tARN)

ARN mensajero (mARN) Transcripto primario. Cola poli-A 3. Caperuza de 7-metil guanosina 5.

Tipos de ARN: ribosomal, transferencial y mensajero

Sntesis de Protenas Traduccin Tres partes Iniciacin Unidad menor del ribosoma tRNA inicial Codn Inicial

Extensin Incorporan los amino cidos. Enlace pptido

Terminacin Culmina el proceso de traduccin.

Representacin esquemtica de la sntesis proteicaAminocidos libres

Cadena polipeptdica en formacin Gli

tARN transportando un Aminocido tARN

Met Leu Val Val

1

Fen

Ala Anticodn tARN

2

P

A

3Direccin de lectura del mARN

Gli Ala 5 mARN Ribosoma Val Codones para los correspondientes aminocidos Codn

1

Enzima Peptidililtransferasa

2

EF-G o Translocasa

Transcripcin: 1- Iniciacin: Una ARN-polimerasa comienza la sntesis del precursor del ARN a partir de unas seales de iniciacin "secuencias de consenso " que se encuentran en el ADN.

ARNpolimerasa

T A

A U

C

G

A U

A U

C G

C

G

T A

T A

G C

C G

A U

C G

A

T

C

G C

G C

Transcripcin: 2. Alargamiento: La sntesis de la cadena contina en direccin 5'p3'. Despus de 30 nucletidos se le aade al ARN una cabeza (caperuza o lder) de metil-GTP en el extremo 5 con funcin protectora.

ARNpolimerasa

T A

A U

C

G

A U

A U

C G

C

G

T A

T A

G C

C G

A U

C G

A

T

C

G C

G C

m-GTP

Transcripcin: 3- Finalizacin: Una vez que la enzima (ARN polimerasa) llega a la regin terminadora del gen finaliza la sntesis del ARN. Entonces, una poliA-polimerasa aade una serie de nucletidos con adenina, la cola poliA, y el ARN, llamado ahora ARNm precursor, se libera.

poliA-polimerasa

m-GTP

A

U

G C

U

C

G

U

G

U

A

G

A

A

A

A

A

ARNm precursor

4. Maduracin (cont.): El ARNm precursor contiene tanto exones como intrones. Se trata, por lo tanto, de un ARNm no apto para que la informacin que contiene sea traducida y se sintetice la correspondiente molcula proteica. En el proceso de maduracin un sistema enzimtico reconoce, corta y retira los intrones y las ARN-ligasas unen los exones, formndose el ARNm maduro.

ARNm maduro precursor

CabezaAUG UAG

colaAAAAAA

Maduracin del ARNm (Visin de conjunto).

Regin codificadora del gen

ADNPromotor E1 I1 E2 I2 E3 Terminador

TAC

ATC

Cabeza E1 ARNm precursorAUG

I1

E2

I2

E3UAG

colaAAAAAA

ARNm maduro

CabezaAUG UAG

colaAAAAAA

Anemia falciforme: Hemoglobina HbA se transforma en HbS La mutacin es un cambio del segundo nucletido en el codn 6 en la subunidad beta Adenina por timina cido glutmico por valina HbS Seleccin Natural Ventaja heterocigoto Malaria

Variaciones en la secuencia de bases del ADN que no causan alteraciones funcionales patolgicas, son alelos o polimorfismos del gen existentes en la poblacin (>1%)

Alteraciones en la secuencia de bases del ADN que alteran la funcin normal (produciendo patologa) del producto gnico son mutaciones

Germinales o constitucionales:

Mutaciones

El individuo las adquiere por herencia de sus padres, puede ocurrir de novo en una clula germinal de alguno de los padres. Todas las clulas del cuerpo llevan la misma mutacin Ejemplo: enfermedades hereditarias Somticas: Se adquiere en el transcurso de la vida Es portada nicamente por la clula afectada y sus clulas hijas. El individuo es un mosaico. Ejemplo: cncer

Clases de mutaciones: Sustitucin de bases: 1- Sustituciones sinnimas (otro codn : mismo aa) 2- Mutaciones sin sentido (cambio a codn STOP) 3- Mutaciones de sentido equivocado: sustitucin del aa en la proteina 4- Mutaciones en el sitio de corte y empalme del ARN.

Otros tipos de mutaciones: a- Mutaciones de cambio en el marco de lectura - deleciones - duplicaciones o insersiones b- Mutaciones dinmicas La patologa molecular intenta explicar porque un cambio gentico dado podra resultar en un fenotipo clnico particular.

Prdida de funcin del gen PAX3: Sndrome de Waardenburg tipo I, sordera y anormalidades pigmentarias

16_01.jpg

Diferentes tipos de mutaciones afectan al gen, todas causan prdida de funcin y el mismo resultado clnico

Cambio fenotpico por dos mecanismos: 1- prdida o reduccin de la funcin normal. 2- el producto podra adquirir una nueva funcin. Por qu las mutaciones tienen diferentes tipos de herencia, dominantes, recesivas, etc?Las leyes de Mendel se cumplen en la herencia de algunos rasgos y enfermedades humanas, las que son codificadas por un solo gen.

Leyes de Mendel: redescubiertas 1900 Modelo de la doble hlice del ADN: 1953

Mutaciones hereditarias: Dominante o recesiva? Mutaciones recesivas llevan a un producto gnico con funcin reducida o con prdida de funcin. - Para la mayora de los genes, es suficiente el producto de uno de los alelos (la mitad) para que se lleve a cabo la funcin normal. Por eso es que la mayora de los errores innatos del metabolismo son recesivos. Mutaciones dominantes llevan a un producto gnico con ganancia de funcin. - La ganancia de funcin causa fenotip