UT2 - Transcripción del DNA - Contenido educativo

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Subido el 17 de enero de 2025 por Pedro M.

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Bien, en este vídeo vamos a ver cómo se lleva a cabo la transcripción del DNA a RNA. 00:00:01

Antes de entrar en detalle en el proceso de la transcripción que ocurre en células prokaryotas y en células eukaryotas, 00:00:09

vamos a repasar cómo es la estructura de los genes eukaryotas, que suelen ser más complejos. 00:00:16

Os recuerdo que un gen es una unidad de información genética 00:00:23

Y un gen normalmente lleva la información, contiene la información genética de cómo se fabrica una proteína. 00:00:28

No todos los genes, y esto es importante tenerlo en cuenta, van a ser codificantes de proteínas. 00:00:35

Hay otros genes que van a permitir la transcripción de ese gen de DNA a un RNA ribosómico o a un RNA de transferencia. 00:00:42

Pero la gran mayoría de los genes del genoma eucariota suelen ser genes codificantes para proteínas. 00:00:52

Bien, aquí nos han dibujado, como si fuera esta línea, como si fuera toda la estructura de un cromosoma. 00:01:00

En un punto determinado encontramos un gen, que serían estos cajones azules, y un gen, lo primero que tenemos que tener en cuenta, es que está formado por secuencias codificantes, que llamamos exones, y secuencias no codificantes, que se llaman intrones. 00:01:07

Se denomina intrones porque son secuencias no codificantes que se encuentran entre los exones. 00:01:25

En este caso, este gen está formado por tres exones de diferente longitud y dos intrones que están entre medias. 00:01:35

Decimos que la secuencia de los exones es codificante porque, como ya veremos, 00:01:43

Esta secuencia se va a copiar durante la transcripción en el RNA mensajero, el primer RNA, el heterogéneo nuclear, y sin embargo la secuencia de los intrones por un proceso de maduración del RNA que veremos más adelante se pierde. 00:01:49

De tal manera que el hernia mensajero maduro que se va a traducir a proteínas no contiene los intrones, ¿de acuerdo? Solo contiene los exones. Muy bien, por tanto, dentro de lo que es la secuencia propia del gen encontramos secuencias codificantes, exones y secuencias no codificantes, que serían los intrones. 00:02:09

Dentro de la estructura de un gen, además, cinco prima por delante 00:02:34

encontramos una secuencia, una región que llamamos promotor 00:02:41

Veremos ahora después cuál es la función del promotor, pero ya la adelanto 00:02:45

La secuencia promotora lo que va a hacer va a ser atraer la maquinaria de transcripción 00:02:50

e indica a la maquinaria de transcripción en qué punto comienza el gen 00:02:56

Es decir, a partir de toda la secuencia que hay, a partir del promotor, es secuencia de un gen. Además del promotor pueden haber otras secuencias reguladoras. Estas otras secuencias reguladoras, que aquí las han pintado en amarillo, pueden ser una o varias, pueden estar cerca del gen o muy lejos, upstream, 5' muy lejos, a veces a cientos y miles de pares de bases por encima. 00:03:01

son secuencias reguladoras porque su función es activar la transcripción del gen o reprimir, silenciar, inactivar la transcripción del gen. 00:03:31

De tal manera que tenemos dos tipos de secuencias reguladoras, los enhancers, que los tenemos aquí, o potenciadores, 00:03:45

y los silencers o secuencias silenciadoras. 00:03:53

Los enhancers son los encargados de la activación transcripcional, 00:04:00

la activación de la expresión del gen, 00:04:04

y los silencers son secuencias que reprimen la transcripción, 00:04:07

por tanto, inactivan, apagan la expresión de ese gen. 00:04:11

Esto es importante que lo tengamos en cuenta 00:04:15

por lo que veremos ahora durante la transcripción. 00:04:17

Como ya adelanto, una vez se ha realizado la transcripción, el mensajero que obtenemos es un pre-mRNA, es el RNA heterogéneo nuclear, que ya vimos en temas anteriores. 00:04:21

Este mensajero debe madurar, debe adquirir tres cambios fundamentales para poder convertirse en el RNA mensajero maduro que sale del núcleo y va al citoplasma para la traducción, buscando los ríosones. 00:04:35

Bien, vamos a ver ahora por tanto cómo se lleva a cabo en la célula el proceso de la transcripción. 00:04:51

Bueno, tiene algunas similitudes con el proceso genético de la replicación del DNA en el sentido de que se va a leer una información genética de una hebra molde, en este caso en DNA, y la vamos a copiar, vamos a hacer una copia complementaria, en este caso en formato RNA. 00:05:00

Pero el proceso en sí es mucho más sencillo y diferente. 00:05:23

La transcripción es, por tanto, el proceso por el cual la célula va a sintetizar una molécula de RNA a partir de un DNA. 00:05:31

El molde que va a utilizar es la cadena de DNA, la secuencia de un gen concreto. 00:05:41

Este proceso es mucho más sencillo que el de la replicación. 00:05:48

De hecho, solo se requiere una enzima. 00:05:52

La enzima que se requiere es la RNA polimerasa. 00:05:55

Esta RNA polimerasa es parecida a la primasa que actuaba durante la replicación 00:05:57

Es una RNA polimerasa DNA dependiente 00:06:04

Es decir, lee y tiene como cadena molde el DNA 00:06:07

Y sintetiza una copia complementaria en forma de RNA 00:06:13

A diferencia de las DNA polimerasas que veíamos en la replicación 00:06:18

La RNA polimerasa solo tiene actividad polimerasa 00:06:24

no tiene actividad correctora. Esta es una gran diferencia. 00:06:27

En células prokaryotas solo existe una RNA polimerasa. 00:06:33

Sin embargo, en eukaryotas tenemos tres. 00:06:36

Cada una de estas tres RNA polimerasas, la 1, la 2 y la 3, 00:06:39

está especializada en la transcripción de un tipo de RNA 00:06:42

y por tanto la transcripción de un tipo de genes. 00:06:46

La RNA polimerasa 1 está especializada en la transcripción de los genes 00:06:49

que van a producir los RNA ribosómicos. 00:06:54

La RNA polimerasa 2 es la mayoritaria y es la encargada de la transcripción de todos los RNAs mensajeros de la célula, 00:06:58

por tanto, prácticamente de la totalidad de todos los genes del genoma. 00:07:10

Y la RNA polimerasa 3 está especializada en la producción, la transcripción del RNA de transferencia y de un RNA ribosómico pequeño, que es el 5S. 00:07:15

Por tanto, y esto es importante, os recuerdo que los genes que van a dar lugar a la producción de RNA ribosómico y de RNA de transferencia y por tanto la transcripción que lleva a cabo la RNA polimerasa 1 y la RNA polimerasa 3 es una transcripción que no está acoplada a la traducción. 00:07:27

Sin embargo, la transcripción del resto de genes que la lleva a cabo la polimerasa 2 para producir los RNA mensajeros 00:07:51

siempre debe ir acoplada al proceso de traducción que veremos en la siguiente parte del tema. 00:07:59

¿Por qué? Porque el RNA mensajero dirige la síntesis de proteínas. 00:08:06

Sin embargo, después de la transcripción, los RNA ribosómicos maduran y los RNA de transferencia también maduran y ejercen ya sus funciones como RNA ribosómico formando parte de los ribosomas o de transferencia durante la traducción que veremos más adelante. 00:08:12

Si os dais cuenta, por tanto, aquí no necesitamos helicasas, girasas y topoisomerasas, no necesitamos primasas, no necesitamos ligasa. La RNA polimerasa es una enzima polivalente que va a realizar la transcripción ella sola, con su actividad polimerasa. 00:08:29

¿Qué fases tiene el proceso de transcripción? 00:08:48

De forma similar a la replicación y como veremos en la traducción hay una fase de iniciación, una fase de elongación 00:08:55

En este caso también hay una fase de terminación 00:09:02

La fase de iniciación ocurre cuando hay unas proteínas de iniciación que se unen a la región promotora 00:09:04

Aquí en este esquema que os presento nos han dibujado en la doble hélice la región promotora 00:09:14

la secuencia promotora. De forma canónica, el promotor de todos los genes eucariotas es lo que 00:09:21

llamamos la tata box, la caja tata, que no es ni más ni menos que una secuencia muy rica en timinas 00:09:30

y adeninas. Aquí os he puesto la más común. Puede tener más adeninas, alguna otra timina. Esta 00:09:38

secuencia es lo que llamamos el promotor eucariota que es la tata box. Esta tata box, el promotor 00:09:45

eucariota, se suele situar aproximadamente a unos 25 o 30 pares de bases por encima, por delante del 00:09:53

inicio de transcripción. ¿Cuál es la función de la tata box en la fase de iniciación? La función de 00:10:01

la Tata Box es atraer la TBP. ¿Qué es la TBP? Es la Tata Box Binding Protein. Es un factor de 00:10:08

transcripción. Los factores de transcripción son proteínas que se van a unir al promotor y van a 00:10:19

activar la transcripción. ¿De acuerdo? La proteína, el factor de transcripción específico que se une 00:10:27

el promotor eucariota es la TBP. Por tanto, la fase de iniciación comienza cuando la TBP se une 00:10:34

a la secuencia promotora del gen correspondiente. ¿Cuál es la función de la TBP? La TBP ahora lo 00:10:45

que hace es reclutar y atraer a la RNA polimerasa al inicio de transcripción. Le indica dónde comienza 00:10:52

al gen y recluta la RNA polimerasa. De tal manera que la fase de iniciación acaba cuando 00:11:02

se ha formado lo que se conoce como el complejo de iniciación. El complejo de iniciación 00:11:12

es la TBP unida al promotor y la RNA polimerasa unida al inicio de transcripción del gen. 00:11:17

Una vez finaliza la fase de iniciación, comienza la fase de elongación 00:11:26

¿Qué ocurre en la fase de elongación? 00:11:33

En la fase de elongación, ahora es cuando actúa la RNA polimerasa 00:11:35

La RNA polimerasa es una enzima polivalente 00:11:40

Aquí, en el diagrama que nos presenta este dibujo, lo han puesto de una manera un tanto artificial 00:11:45

De tal manera que la RNA polimerasa es muchísimo más grande 00:11:55

Que esta pequeña burbuja de transcripción que acaban de abrir 00:12:01

¿Qué es lo que ocurre? 00:12:04

Lo primero que ocurre es que al entrar la RNA polimerasa en el sitio de inicio de la transcripción 00:12:07

Lo primero que hace la polimerasa es abrir la doble hélice 00:12:13

Pero la abre muy poquito 00:12:17

Abre una pequeña burbuja 00:12:19

Aquí han exagerado mucho, insisto 00:12:21

Han exagerado mucho la burbuja 00:12:23

Abre un poquito la burbuja para que puedan entrar los ribonucleótidos. Eso es lo primero que hace. Una vez ha separado y ha roto los puentes de hidrógeno, lo que hace es seleccionar la hebra 3'-5'. En este caso, en este esquema, sería la hebra inferior. 00:12:25

¿Por qué? Porque al tratarse de una hernia polimerasa comparte las limitaciones que tienen las polimerasas 00:12:50

¿Cuál es? Primera, solamente es capaz de leer y utilizar como cadena molde la hebra que va en dirección 3'-5' 00:12:57

Y por tanto, solamente es capaz de generar una cadena complementaria de direccionalidad 5'-3' 00:13:06

prima. ¿Qué es lo que ocurre por tanto en la 00:13:18

elongación? La hernia polimerasa va abriendo poco a poco, ella sola va 00:13:22

abriendo la doble hélice, una pequeña burbuja y comienza desde el extremo 3 00:13:28

prima, daos cuenta que aquí ha quedado ya el promotor, aquí tendríamos el comienzo 00:13:36

del inicio de la transcripción, va leyendo la cadena, la hebra 3 prima, 5 00:13:40

y directamente va sintetizando una cadena de RNA complementaria, por tanto de dirección 5', 3'. 00:13:46

Como es RNA y esto es DNA, esta cadena de RNA no forma puentes de hidrógeno por mucho que sea complementaria. 00:13:57

Va saliendo hacia afuera esta cadena de RNA. 00:14:07

De tal manera que a medida que va avanzando la polimerasa, va abriendo nuevamente un poquito más la burbuja, de tal manera que por aquí se irían rompiendo los puentes de hidrógeno a medida que avanza la polimerasa y por aquí detrás, la zona que ya ha leído y que ya ha producido su cadena complementaria, se va nuevamente formando la doble hélice del DNA. 00:14:11

¿De acuerdo? ¿Qué es lo que ocurre? ¿Hasta cuándo? Pues igual que tiene un comienzo cada gen en la secuencia del promotor y en el inicio de transcripción, también hay una secuencia de terminación. 00:14:39

De tal manera que cuando la RNA polimerasa alcanza esta secuencia de terminación, ya veis que toda la parte anterior ya se ha ido formando los puentes de hidrógeno y está volviendo a formar la doble hélice y ya queda una pequeña burbuja. 00:14:55

Cuando la RNA polimerasa alcanza la secuencia de terminación, que cada gen tiene su secuencia de terminación, lo que hace es que se suelta, se desengancha, el RNA queda libre y el DNA, las bases nitrogenadas de esta burbuja, vuelven a formar los puentes de hidrógeno y la doble. 00:15:14

Por tanto, como veis, la fase de iniciación, de elongación y de terminación 00:15:35

El proceso de la transcripción es mucho más sencillo que el proceso de la replicación 00:15:41

Solamente requiere un enzima, que es la RNA polimerasa, que lo va a hacer todo 00:15:46

Va a romper los puentes de hidrógeno, va a leer, va a sintetizar la nueva cadena 00:15:51

Y al finalizar, se suelta y deja libre el RNA recién sintetizado 00:15:56

Dependiendo de qué polimerasa sea, si es la 1, este RNA será un ribosómico. 00:16:02

Bueno, en realidad sería el RNA nucleolar, si recordáis, que es el precursor. 00:16:09

Si fuera una RNA polimerasa 3, seguramente esto sería una RNA de transferencia. 00:16:17

Para la gran mayoría de genes actúa la RNA polimerasa 2 y esto es un RNA pre-mensajero, 00:16:22

Por tanto, RNA heterogéneo nuclear. Ya hemos dicho que este RNA recién transcrito, el transcrito primario que se le llama, tiene que madurar. La maduración, por tanto, es el proceso por el cual el RNA, las cadenas recién sintetizadas, el RNA transcrito, los transcritos primero, van a dar lugar a los principales RNAs que van a formar en la célula. 00:16:30

que se forma un pre-RNA de transferencia, un pre-mensajero y un pre-ribosómico que es el 00:17:00

nucleolar, si os acordáis. Nosotros por la importancia que tiene la síntesis de proteínas 00:17:07

nos vamos a centrar en la maduración del RNA mensajero y lo vamos a ver en eucariotas. Luego 00:17:13

ya comento las diferencias con procariotas. La maduración del RNA mensajero eucariota 00:17:20

comporta tres cambios 00:17:26

y los tenemos que conocer porque son muy importantes 00:17:28

primer cambio 00:17:31

bueno, en prokaryotas, ya digo 00:17:32

no se requieren grandes modificaciones significativas 00:17:34

es decir, no hay intrones 00:17:37

y esto es muy importante 00:17:40

no hay intrones 00:17:41

y prácticamente el RNA mensajero 00:17:42

lo único que sufre es 00:17:45

un cambio en 5' y en 3' 00:17:46

que lo vamos a ver ahora 00:17:51

en células eukaryotas 00:17:52

Ya sabemos que el tránsito primario es el pre-mensajero o el RNA heterogéneo nuclear 00:17:54

y su maduración consta de tres pasos. 00:18:01

Primer paso, en 5' se le va a añadir lo que llamamos el 5'-CAP, la caperuza 5', 00:18:06

que no es ni más ni menos que un residuo de 7-metilguanosina trifosfato. 00:18:14

Es un residuo, es una molécula que se le añade en 5' para indicar al ribosoma dónde comienza la secuencia del mensajero y dónde acaba. 00:18:19

En 3' para indicar dónde acaba se le añade una cola poliá, es decir, un montón de adeninas una detrás de otra. 00:18:34

Puede ser una cola de 50 adeninas, 100 adeninas, 20 adeninas, dependiendo del mensajero y del gen. 00:18:44

La adición de esta cola polia se lleva a cabo por una enzima que es la polia polimerasa. Por tanto, ahora este mensajero le va a poder decir al ribosoma dónde comienza, dónde está 5' y dónde está 3'. Porque lo hemos marcado en 5' con la 7-metilguanosinatrifosfato y está marcado con la cola polia en 3'. 00:18:51

Y por último, el último paso es un paso tremendamente complejo, que es la eliminación de intrones. Este proceso es lo que en inglés se conoce como el proceso de splicing. En algunos libros lo intentan traducir al español, nadie lo traduce, todo el mundo conoce lo que es el splicing. 00:19:15

El splicing, por tanto, es un proceso genético que se lleva a cabo por ribonucleoproteínas pequeñas nucleares, SNRNPs, que son proteínas que están formadas por un pequeño ribonucleótido RNA que está acoplado a proteínas y tiene actividad enzimática. 00:19:34

Y lo que hace es se une al comienzo y al final del intron y lo elimina. Por tanto, una vez tenemos el RNA heterogéneo nuclear, el primer cambio que ocurre es en 5' se añade un residuo de 7-metilguanosina trifosfato. 00:19:55

El segundo cambio es que en 3' se va a añadir la colapolia por la poliapolimerasa y después, que aquí nos lo han pintado en azul, los intrones, el proceso de splicing por las ribonucleoproteínas, que consiste en la eliminación de estos intrones. 00:20:17

De tal manera que el RNA mensajero ya maduro contiene la 7-metilguanosina, trifosfato en 5', la colapolia y solamente contiene secuencia codificante. Aquí la han dibujado en amarillo. Este RNA mensajero ya maduro en eucariotas está ya preparado para salir del núcleo citoplasma y buscar los ribosomas para comenzar la transcripción. 00:20:39

Aquí os he puesto un pequeño esquema de cómo se realiza este proceso de splicing por las ribonucleoproteínas pequeñas 00:21:04

Un tipo de esta ribonucleoproteína se pone al principio del intrón y el otro se pone al final del intrón 00:21:13

y hacen una especie de lazo, si os dais cuenta, producen un doble corte y un empalme 00:21:21

Cortan el lazo que contiene el intrón y empalman los exones 00:21:26

de tal manera que toda la secuencia ahora del mensajero maduro será codificante 00:21:33

Materias:

Ciencias, Ciencias Naturales

Etiquetas:

Científicas

Niveles educativos:

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