2.7: Regulación Transcripcional: Terminación de la transcripción, el operón trp

Terminación de la transcripción en procariotas

• Debido a que las regiones codificantes de proteínas están muy espaciadas en los genomas de los microorganismos, el control independiente de genes vecinos solo es posible si un sitio de terminación de la transcripción se encuentra entre ellos (es decir, los genes aguas abajo deben regularse independientemente).
• Existen dos mecanismos generales de terminación de la transcripción:

1. se requiere la presencia de una proteína de terminación de la transcripción llamada rho,
2. el otro no requiere proteínas asociadas.

Terminación independiente de Rho

• Las secuencias de terminación de la transcripción independientes de Rho tienen dos rasgos característicos generales:

1. Un tramo 3' de residuos T
2. Un palíndromo interrumpido rico en 'GC' justo aguas arriba de la región poli T 3'.

Figura 2.7.1: Sitio de terminación de la transcripción independiente de Rho

Las características importantes de la terminación de la transcripción independiente de Rho son las siguientes:

1. “La región de repetición invertida puede autohibridarse para formar una estructura de “" tallo-bucle "”:”

Figura 2.7.2: Estructura de tallo-bucle

2. La estructura de tallo-asa rica en GC interactúa con la ARN polimerasa para hacer que se detenga.

3. La región UUU corta, que es el emparejamiento de bases con la secuencia AAA en la cadena de ADN anti-sentido, tiene baja estabilidad térmica y se funde, liberando el transcrito de ARN naciente.

Atenuación en el operón trp y terminación prematura de la cadena de ARNm

• El operón trp está regulado por la proteína represora trp.
  • La proteína represora Trp se une al triptófano y sufre un cambio conformacional que le permite unirse a la región operadora trp (aguas abajo del promotor).
  • Esto evita la transcripción del operón trp en presencia de triptófano (es decir, triptófano reprime la expresión).
  • Sin embargo, la represión es algo incompleta y existe un segundo mecanismo que contribuye a la represión de la transcripción.
• Cuando el triptófano está presente, y el operón es reprimido, las pocas transcripciones que se hacen son en realidad bastante cortas y no abarcan todo el mensaje policistrónico del operón trp.
• El ARNm corto que se elabora comprende solo una región llamada secuencia líder:

Figura 2.7.3: Secuencia de directriz

• La región líder contiene una secuencia atenuadora, un sitio donde se elige entre el alargamiento del transcrito de trp en crecimiento o la terminación (prematura).

• La atenuación depende de la interacción entre la unión al ribosoma y la traducción del transcrito de ARNm naciente y la formación de una estructura tallo-bucle particular en la secuencia líder de ARNm.
  • La formación de esta estructura depende de la tasa de traducción ribosómica de la secuencia líder (la secuencia líder contiene un codón de inicio AUG).
  • La traducción eficiente de la secuencia líder depende de la concentración de ARNt cargados para los aminoácidos apropiados codificados por la secuencia líder de ARNm.
• La secuencia líder tiene las siguientes características:

1. Contiene un sitio de unión al ribosoma y un codón de inicio AUG necesario para el inicio de la traducción.
2. La secuencia de aminoácidos correspondiente codificada por la secuencia líder contiene varios residuos de triptófano.
3. Contiene varias secuencias repetidas invertidas de tal manera que el ARNm puede adoptar diferentes estructuras alternativas.
4. Una de estas estructuras representa un sitio de terminación rho independiente.

Figura 2.7.4: Triptófano alto vs bajo

Bajo condiciones de triptófano bajo

• Un ribosoma que traduce el ARNm policistrónico trp naciente se estabiliza en los codones para triptófano en la secuencia líder de ARNm.
  • Esto evita que los segmentos 1 y 2 del ARNm naciente formen una estructura tallo-bucle potencial, y libera el segmento 2 para formar una estructura tallo-bucle con el segmento 3.
  • En este caso, la transcripción naciente puede continuar, transcribiendo todo el operón trp.

Bajo condiciones de triptófano alto

• Un ribosoma que traduce el ARNm policistrónico trp naciente no se estabiliza en el segmento 1 (la región con codones que codifican triptófano).
  • En este caso no se impide que se forme la estructura tallo-bucle entre 1 y 2, y así se puede formar la estructura tallo-bucle 3-4.
  • Esta estructura de tallo-bucle es esencialmente una estructura de terminación de la transcripción rho independiente.
  • La ARN polimerasa que transcribe el mensaje naciente terminará.

Terminación de la transcripción dependiente de Rho

• Alrededor de la mitad de los sitios de terminación en E. coli requieren una proteína accesoria llamada factor rho.
• Muchos sitios rho dependientes se han caracterizado a partir de E. coli y no hay ninguna similitud de secuencia obvia.
• Rho se asocia con el transcrito de ARN naciente y esta interacción activa una actividad ATPasa que parece permitir que rho se transloque a lo largo del ARNm en la dirección 3'.
  • Puede ser que si la ARN polimerasa hace una pausa, rho pueda ponerse al día y provocar la terminación (es decir, ¿eliminar la ARN polimerasa del molde de ADN?).
  • Se cree que la pausa de la ARN polimerasa es un mecanismo importante de terminación de la transcripción dependiente de rho-dependiente.