Hoja de trabajo de transcripción vs traducción (2022)

expresión genética diferencial


Lo crea o no, todas las células dentro de un organismo multicelular excluyendo los glóbulos rojos y los gametos contienen exactamente el igual ADN. En cuyo caso, ¿por qué un corazón está compuesto de cardiomiocitos? ¿O los hepatocitos del hígado? ¿Cómo pueden las células que contienen el igual ¿el ADN es tan fisiológicamente diferente?

La respuesta radica en la expresión diferencial de genes, la combinación de genes que se activan expresan o desactivan reprimen en células particulares, esto es lo que hace que cada célula sea única.

La expresión genética está regulada por factores internos y externos, una interacción perfecta entre el genoma y el medio ambiente. 1

El viaje de un gen a una proteína es complejo y está estrictamente controlado dentro de cada célula. Consta de dos pasos principales: transcripción y traducción. Estos pasos difieren en las células procariotas y eucariotas. Aquí, nos centraremos en las células eucariotas.


ADN frente a ARN

Para comprender completamente los diferentes procesos involucrados en la expresión génica, es clave que pueda conocer las diferencias entre el ADN y el ARN.


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ADN frente a ARN - 5 diferencias clave y comparación

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¿Qué es la transcripción?

La transcripción es la síntesis de cualquier tipo de ARN complementario a partir de una plantilla de ADN: tenga en cuenta que una hebra de ADN puede codificar varios tipos de ARN [ consulte la lista de ADN frente a ARN ]. Aquí, nos enfocamos específicamente en la transcripción que conduce a pre-mRNA, mRNA y eventualmente proteínas.

En el proceso de expresión génica, la transcripción implica la producción de ARN mensajero ARNm a partir de una plantilla de ADN. Tiene lugar en el núcleo de una célula y es catalizada por la enzima ARN polimerasa II.

ARN polimerasa

Todos los eucariotas tienen tres tipos diferentes de ARN polimerasa :

  • la ARN polimerasa I transcribe genes de ARNr
  • la ARN polimerasa II transcribe genes de ARNm, miARN, snRNA y snRNA
  • La ARN polimerasa III transcribe una serie de genes de ARN, incluidos, entre otros, los genes de ARNt y ARNr 5S. 2

Los pasos de la transcripción

El proceso de transcripción implica varios pasos:

1. Iniciación

El primer paso de la transcripción para formar ARNm implica la unión de la ARN polimerasa II a a región promotora justo corriente arriba del gen que se va a transcribir. Los promotores a menudo se clasifican como fuertes o débiles en función de sus efectos sobre las tasas de transcripción y, por lo tanto, la expresión génica. Los factores de transcripción son proteínas que ayudan a posicionar la ARN polimerasa II y ayudan en la ruptura delos enlaces de hidrógeno en la hélice del ADN. 3

2. Alargamiento

La ARN polimerasa II rompe los enlaces de hidrógeno que conectan dos hebras de ADN en la doble hélice. Luego, la enzima usa la hebra simple de ADN como plantilla para construir una hebra de ARN en la dirección 5 'a 3', agregando cada nucleótido complementario a laExtremo 3 'de la hebra. En ARN, el nucleótido timina se reemplaza por el nucleótido uracilo. 3

¿Qué queremos decir con 5 'y 3'?

Esto se refiere a los números de carbono en el ADN y el esqueleto del ARN. El anillo de ribosa de carbono 5 'frecuentemente tiene un grupo fosfato unido, y el extremo del carbono 3' tiene un grupo hidroxilo -OH unido. La asimetría da el ADN y el ARNhebras una "dirección".

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Esquema que detalla una hebra de ADN molde que se mueve a través de la enzima ARN polimerasa.

La cadena de ADN se mueve a través de la enzima ARN polimerasa II. En la región detrás de donde se agregan los nucleótidos para formar la cadena de pre-ARNm, la hélice de ADN se vuelve a formar. Esto significa que el pre-ARNm producido finalmente se libera dela plantilla de ADN de una sola hebra.

3. Terminación

La terminación marca el final de la ARN polimerasa II agregando nucleótidos a la hebra de pre-ARNm y la liberación del pre-ARNm. A pesar de una extensa investigación, todavía existe ambigüedad en torno a la causa fisiológica precisa de la terminación; en esta revisión se describen varios mecanismos papel .

de pre-mRNA a mRNA

Los pre-mRNA eucariotas deben pasar por varios pasos de procesamiento adicionales antes de que pueda ocurrir la traducción. En primer lugar, se les ha añadido una tapa 5 'y una cola poli-A de 3' añadida para proteger contra la degradación de la transcripción. 4

Muchos pre-ARNm eucariotas están sujetos a empalme . Aquí, las secciones no codificantes del pre-mRNA intrones se cortan y las secciones codificantes los exones se vuelven a pegar de manera efectiva.

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Esquema que muestra el pre-ARNm sometido a corte y empalme para formar ARNm maduro.

También puede tener lugar un empalme alternativo, mediante el cual los exones o las regiones no codificantes dentro de la transcripción anterior a Mrna se unen o se omiten, lo que da como resultado que un solo gen codifique múltiples ARNm.

Una vez que han tenido lugar estas modificaciones, la hebra resultante se conoce como ARNm maduro. Este ARNm maduro puede entonces salir del núcleo y entrar en el citoplasma celular donde tiene lugar la traducción.


¿Qué es la traducción?

La traducción es el proceso mediante el cual una molécula de ARNm se usa como plantilla para construir una proteína a partir de una secuencia específica de aminoácidos codificada por el ARNm. Esto tiene lugar dentro de un complejo en el citoplasma llamado ribosoma.

¿Qué es un ribosoma?

Los ribosomas son pequeñas fábricas donde tiene lugar la síntesis de proteínas. Están formados por una subunidad grande y una unidad pequeña, que comprenden un sitio de unión para el ARNm y dos sitios de unión para el ARN de transferencia ARNt en la subunidad ribosómica grande

El ARNm que se crea en el proceso de transcripción comprende una secuencia de nucleótidos. Un conjunto de combinaciones de nucleótidos de tres letras se denomina a codón . Los codones pueden codificar un aminoácido específico, una señal de inicio para la traducción o una señal de parada para marcar el final de la traducción. Una molécula de ARNt consta de anticodones . Los anticodones son una secuencia de tres nucleótidos que son complementario a codones específicos en ARNm.

El proceso de traducción ocurre en tres etapas principales :


1. Iniciación

La pequeña unidad del ribosoma se une al comienzo de la secuencia de ARNm, en la ubicación del codón de comienzo. En todas las moléculas de ARNm, el codón de comienzo tiene una secuencia de AUG, que codifica el aminoácido metionina. El ARNt que llevael anticodón reconoce esta secuencia y transmite el aminoácido metionina al ARNm. Luego, la subunidad grande del ribosoma se une para formar el complejo de iniciación.


2. alargamiento

En esta etapa de traducción, el ribosoma continúa por la cadena de ARNm traduciendo cada codón por turno. Los aminoácidos correspondientes se agregan mediante ARNt en una cadena en crecimiento, unidos entre sí por enlaces peptídicos. Esto continúa hasta que se lee la secuencia completa de codones., y el ribosoma alcanza un codón de "parada".

3. Terminación

Los codones de parada incluyen UAA, UAG, UGA. No hay tRNA que puedan leer y reconocer estos codones para reclutar un aminoácido y, por lo tanto, el ribosoma reconoce que en este punto el proceso de traducción ha terminado. La proteína se libera y elcomponentes del complejo de traducción dispersar .

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Esquema que resume los procesos de iniciación, alargamiento y terminación en la traducción.

replicación del ADN a través de la ADN polimerasa :


Tenga en cuenta que la transcripción y la traducción son diferentes a la replicación del ADN. La replicación del ADN es el proceso mediante el cual se conserva el genoma para la próxima generación. Implica la replicación de una sola hebra de ADN en dos hebras hijas a través de la enzima ADN polimerasa. Cada hijahebra que contiene la mitad de la doble hélice de ADN original.


Resumen de la tabla de comparaciones

Transcripción

traducción

ubicación

Núcleo citoplasma.

Objeto y producto

Usar genes como plantilla para crear varias formas de ARN como el ARNm como se describe en este artículo.
Para sintetizar proteínas a partir de una plantilla de ARN.

Iniciación

La proteína ARN polimerasa se une a la región promotora en el ADN y forma el complejo de inicio de la transcripción.
Tiene lugar cuando el ribosoma reconoce el codón de inicio AUG y se une al ARNm.

alargamiento

La ARN polimerasa viaja en la dirección de 5 'a 3' y construye una hebra de ARN.
el ARNt con anticodones complementarios a los codones dentro del ARNm se une al ARNm y construye una cadena de aminoácidos unidos por enlaces peptídicos.

Terminación

Se libera la transcripción de ARN. La ARN polimerasa se desprende del ADN y el ADN se rebobina en una doble hélice.
El ribosoma encuentra el codón de terminación. Ningún ARNt puede reconocer los codones de terminación y, por lo tanto, el ribosoma disuelve el ARNt y libera el polipéptido que se ha construido.

Referencias:

1. Gilbert SF. Developmental Biology. 6.a edición. Sunderland MA: Sinauer Associates; 2000. Differential Gene Expression. Disponible en: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK10061/

2. Carter y Drouin. 2009. Diferenciación estructural de las tres ARN polimerasas eucariotas. Genomics. DOI: http://doi.org/10.1016/j.ygeno.2009.08.011.

3. Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al. Del ADN al ARN. Biología molecular de la célula. Http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26887/

4. Ramanathan, Brett Robb y Chan. 2016. Protección de ARNm: funciones y aplicaciones biológicas. Investigación de ácidos nucleicos. DOI: 10.1093 / nar / gkw551

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Author: Jonah Leffler

Last Updated: 10/19/2022

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