CURSO DE BIOLOGÍA MOLECULAR

PROCESAMIENTO POST-TRANSCRIOCIONAL DEL ARN

PROCESAMIENTO DEL ARN

El procesamiento del ARN sirve para generar (en el caso de los genes que codifican para proteínas) un ARNm maduro ó ARNt o ARNr funcionales, a partir del trascripto primario. El procesamiento del ARNm inmaduro involucra los siguientes pasos:

Capping (poner un sombrero): Se añade 7-methylguanylato (m7G) al extremo 5'.

Poliadenilación: Se agrega una cola de poli-A al extremo 3’. l Empalmado (Splicing): El proceso de quitar los intrones y

juntar los exones.

CAPPING

El proceso de “capping” ocurre poco después de que la transcripción se inicia. La estructura química del “gorro” (cap) se muestra en la figura de la diapositiva siguiente, en donde el m7G es unido al primer nucleótido mediante una union especial 5’-5’ trifosfato. En la mayoría de los organismos el primer nucleótido es metilado en el OH 2’ de la ribosa. En los vertebrados, el segundo nucleótido también se mmetila.

CAPPING

CAPPING

POLIADENILACIÓN

La terminación de la transcripción ocurre solamente después de que la polimerasa del ARN transcribe una secuencia consenso AUAAA que es el sitio de poliadenilación.

Pasando de 10-30 nucleótidos se agregan alrededor de 100 a 200 resíduos de adenina al transcripto de ARNm: la cola de poly(A).

La enzima poly(A) polimerasa es la que cataliza ésta reacción.

La cola de poly(A) proporciona estabilidad al ARNm.

POLIADENILACIÓN

“EMPALMADO (SPLICING) DEL ADN”

RNA splicing is a process that removes introns and joins exons in a primary transcript. An intron usually

contains a clear signal for splicing (e.g., the beta globin gene). In some cases (e.g., the sex lethal gene of fruit fly), a splicing signal may be masked by a regulatory protein, resulting in alternative splicing. In rare cases (e.g., HIV genes), a pre-mRNA may contain several ambiguous splicing signals, resulting in a few alternatively spliced mRNAs.

Splicing signal Most introns start from the sequence GU

and end with the sequence AG (in the 5' to 3' direction). They

are referred to as the splice donor and splice acceptor site, respectively. However, the sequences at the

two sites are not sufficient to signal the presence of an intron. Another important sequence is called the

branch site located 20 - 50 bases upstream of the acceptor site. The consensus sequence of the branch

site is "CU(A/G)A(C/U)", where A is conserved in all genes.

In over 60% of cases, the exon sequence is (A/C)AG at the donor site, and G at the acceptor site.

MECANISMO DEL “SPLICING”

The detailed splicing mechanism is quite complex. In short, it involves five snRNAs and their associated proteins. These ribonucleoproteins form a large (60S) complex, called spliceosome. Then, after a twostep enzymatic reaction, the intron is removed and two neighboring exons are joined together (see Alberts et al.). The branch point A residue plays a critical role in the enzymatic reaction.

GENE DE LA BETA GLOBINA

Expression of the b-globin gene is a typical process. This gene contains two introns and three exons. Interestingly, the codon of the 30th amino acid, AGG, is separated by an intron. As a result, the first two nucleotides AG are in one exon and the third nucleotide G is in another exon.

“SEX LETHAL GENE”

Sexual differentiation in Drosophila (fruit fly) is regulated by a protein called sex-lethal (sxl) protein. The female embryo expresses functional sxl proteins whereas the male embryo expresses non-functional sxl proteins. Their difference is a result of alternative splicing as shown in the following figures.

“SEX LETHAL GENE”

“SEX LETHAL GENE”

OMISION DE EXONES

ENFERMEDAD DE FABRY

La enfermedad de Fabry (MIM 301500) es una enfermedad hereditaria que se caracteriza por la alteración o ausencia de actividad de la enzima alfa-galactosidasa lisosomal (alfa-Gal). Esta falta de actividad enzimatica provoca la acumulación progresiva de glucoesfingolipidos, como el sustrato globotriaosilceramida (GL-3) en la pared de los vasos sanguíneos. La acumulación de GL-3 en los tejidos provoca una alteracion progresiva de la función de diversos órganos y tejidos del organismo. La causa de la falta de actividad enzimatica de la alfa-galactosidasa reside en alteraciones del gen alfa-Gal, que codifica para esta enzima.

ENFERMEDAD DE FABRY

El gen de la alfa-galactosidasa GLA esta situado en el cromosoma X en la posición xq22, ocupa unas 12 kb y contiene 7 exones con un tamaño inferior a 300 pb cada uno1. Este gen fue clonado por Bishop, et al. en 1986 y codifica un precursor proteico de 429 aminoácidos. Se han descrito mas de 200 mutaciones (Hunam Gene Mutation Database, http://archive.uwcmac.uk/uncm/mg/hgnd0.html ) que afectan a este gen y que son responsables del desarrollo de la enfermedad en sus portadores. En la mayoría de casos, los defectos en el gen alfa-Gal son transmitidos de padres a hijos en el seno de una familia portadora, sin embargo, las mutaciones pueden aparecer de nuevo en un paciente sin que existan antecedentes familiares.