15.6: Transcripción Eucariota - Iniciación de la Transcripción en Eucariotas

Objetivos de aprendizaje

• Describir cómo se inicia la transcripción y avanza a lo largo de la cadena de ADN

Pasos en la transcripción eucariota

La transcripción eucariota se lleva a cabo en el núcleo de la célula por una de las tres ARN polimerasas, dependiendo del ARN que se transcriba, y procede en tres etapas secuenciales:

1. Iniciación
2. Alargamiento
3. Terminación.

Iniciación de la Transcripción en Eucariotas

A diferencia de la ARN polimerasa procariota que puede unirse a un molde de ADN por sí sola, los eucariotas requieren varias otras proteínas, llamadas factores de transcripción, para unirse primero a la región promotora y luego ayudar a reclutar la polimerasa apropiada. El ensamblaje completo de los factores de transcripción y la ARN polimerasa se unen al promotor, formando un complejo de pre-iniciación de la transcripción (PIC).

El elemento promotor central más estudiado en eucariotas es una secuencia corta de ADN conocida como caja TATA, que se encuentra 25-30 pares de bases aguas arriba del sitio de inicio de la transcripción. Solo alrededor del 10-15% de los genes de mamíferos contienen cajas TATA, mientras que el resto contiene otros elementos promotores centrales, pero los mecanismos por los cuales se inicia la transcripción en promotores con cajas TATA están bien caracterizados.

La caja TATA, como elemento promotor central, es el sitio de unión para un factor de transcripción conocido como proteína de unión a TATA (TBP), que es en sí misma una subunidad de otro factor de transcripción: el Factor de Transcripción II D (TFIID). Después de que el TFIID se une a la caja TATA a través de la TBP, cinco factores de transcripción más y la ARN polimerasa se combinan alrededor de la caja TATA en una serie de etapas para formar un complejo previo a la iniciación. Un factor de transcripción, el factor de transcripción II H (TFIIH), está involucrado en la separación de cadenas opuestas de ADN bicatenario para proporcionar a la ARN polimerasa acceso a un molde de ADN monocatenario. Sin embargo, solo una tasa baja, o basal, de transcripción es impulsada por el complejo previo a la iniciación solo. Otras proteínas conocidas como activadores y represores, junto con cualquier coactivador o corepressor asociado, son responsables de modular la tasa de transcripción. Las proteínas activadoras aumentan la tasa de transcripción y las proteínas represoras disminuyen la tasa de transcripción.

Figura\(\PageIndex{1}\): Iniciación de la Transcripción Eucariota: Se muestra un promotor generalizado de un gen transcrito por la ARN polimerasa II. Los factores de transcripción reconocen al promotor, la ARN polimerasa II luego se une y forma el complejo de iniciación de la transcripción.

Las tres ARN polimerasas eucariotas (RNAP)

Las características de la síntesis de ARNm eucariota son marcadamente más complejas las de los procariotas. En lugar de una sola polimerasa que comprende cinco subunidades, los eucariotas tienen tres polimerasas que están compuestas cada una por 10 subunidades o más. Cada polimerasa eucariota también requiere un conjunto distinto de factores de transcripción para llevarla al molde de ADN.

La ARN polimerasa I se localiza en el nucleolo, una subestructura nuclear especializada en la que el ARN ribosómico (ARNr) se transcribe, procesa y ensambla en ribosomas. Las moléculas de ARNr se consideran ARN estructurales porque tienen un papel celular pero no se traducen en proteínas. Los ARNr son componentes del ribosoma y son esenciales para el proceso de traducción. La ARN polimerasa I sintetiza todos los ARNr excepto la molécula de ARNr 5S.

La ARN polimerasa II se localiza en el núcleo y sintetiza todos los pre-ARNm nucleares que codifican proteínas. Los pre-ARNm eucariotas se someten a un procesamiento extenso después de la transcripción, pero antes de la traducción. La ARN polimerasa II es responsable de transcribir la abrumadora mayoría de los genes eucariotas, incluidos todos los genes que codifican proteínas que finalmente se traducen en proteínas y genes para varios tipos de ARN reguladores, incluidos los microARN (miARN) y los ARN de codificación larga (lncRNAs).

La ARN polimerasa III también se localiza en el núcleo. Esta polimerasa transcribe una variedad de ARN estructurales que incluyen el pre-ARNr 5S, los pre-ARN de transferencia (pre-ARNt) y los pre-ARN nucleares pequeños. Los ARNt tienen un papel crítico en la traducción: sirven como moléculas adaptadoras entre el molde de ARNm y la cadena polipeptídica en crecimiento. Los ARN nucleares pequeños tienen una variedad de funciones, incluyendo “empalmar” pre-ARNm y regular los factores de transcripción. No todos los miARN son transcritos por ARN Polimerasa II, ARN Polimerasa III transcribe algunos de ellos.

Elemento Interactivo

Modelado de la transcripción: Esta interacción modela el proceso de transcripción de ADN en una célula eucariota.

Puntos Clave

• La transcripción eucariota se lleva a cabo en el núcleo de la célula y se desarrolla en tres etapas secuenciales: iniciación, elongación y terminación.
• Los eucariotas requieren factores de transcripción para unirse primero a la región promotora y luego ayudar a reclutar la polimerasa apropiada.
• La ARN Polimerasa II es la polimerasa responsable de transcribir el ARNm.

Términos Clave

• represor: cualquier proteína que se une al ADN y por lo tanto regula la expresión de genes al disminuir la velocidad de transcripción
• activador: cualquier químico o agente que regule uno o más genes aumentando la velocidad de transcripción
• polimerasa: cualquiera de las diversas enzimas que catalizan la formación de polímeros de ADN o ARN usando una cadena existente de ADN o ARN como molde