Transporte nuclear y degradación del mRNA

7/29/2019 Transporte nuclear y degradacin del mRNA

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TRANSPORTENUCLEARY

DEGRADACINDELMRNA

VERNICA RUIZ MAN


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COMPLEJODELPORONUCLEAR

Es una estructura quepermite el intercambiode molculas entre elcitosol y el ncleo dela clula.

Tamao: muy grande(de unos 125 millonesde Da),

Su forma: de cesta debaloncesto y atraviesala envoltura nuclear.


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PORONUCLEAR

Formado por: unas 100 protenasordenadas en simetra ortogonal.

El c. del poro presenta canalesacuosos que estnpermanentemente abiertos y porellos difunden librementesustancias de hasta 5000 Da.Protenas de hasta 60000 Dapueden pasar por transporte activocon una velocidad que dependedel tamao de la protena.

El nmero de poros del ncleo es

variable y se adapta a losrequerimientos del trfico desustancias. Normalmente hay unos3000 poros por ncleo.


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ENVOLTURANUCLEAR

Delimita el ncleo.

Est formada por dos

membranas continuas.

La m. interna est en contacto con protenas (de unin a lacromatina) clave para la estabilidad del ncleo que constituyen lalmina nuclear.

La m. externa es muy parecida a la del retculo endoplsmico.Contiene ribosomas adheridos.

Ambas estructuras estn unidas formando un continuo.


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COMUNICACINENTREELCITOPLASMAYELNCLEO

El poro nuclear permite el paso desustancias a travs de laenvoltura nuclear. As, posibilita lanecesaria entrada de protenas y

bases nitrogenadas al interior delncleo y la salida de ARNm, ARNty ribosomas al citoplasma.Durante la mitosis el poro se

desorganiza al igual que laenvoltura nuclear y se vuelve areorganizar en interfase.


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SEALDELOCALIZACINNUCLEAR (SLN)

Necesaria para que una protena sea reconocida ypueda introducirse en el ncleo.

Es una secuencia de pocos aminocidos queaunque es variable siempre es rica en aminocidoscargados positivamente.

La seal de localizacin celular no se elimina de lasprotenas ya que el proceso de importacin oexportacin puede repetirse para una misma

protena. Esta seal se ha encontrado en protenas de

algunos virus, como el SV40


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PROCESODETRANSPORTEATRAVSDELPORONUCLEAR.

La seal de localizacinnuclear es reconocida enel citosol por una protenallamada importina.

La importina es capaz deinteraccionar conelementos mviles delcomplejo del poropermitiendo el paso de laprotena al interior del

ncleo. Ya en el ncleo laprotena se separa y laimportina vuelve al citosolsaliendo por el poro.

NLS = nuclear localization signals


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PROCESODETRANSPORTEATRAVSDELPORONUCLEAR.

El proceso implica un gasto de energa en forma deGTP que va unido a la importina. Existe adems unsistema anlogo de exportacin muy parecido en elque participa una protena llamada exportina. Mediante

este sistema de la exportina salen los ARNm yaprocesados en el ncleo.


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Al ncleo debenentrar:-Protena histona yno histona

-DNA y RNApolimerasa.-SNRNP( ribonucleoprotenas small"pequeas")-Iones-Ncleotidos.

Del ncleo debensalir:-Diferentes RNA(mensajero,ribosomal,transferencia), estos

asociados aprotenas.-Sub-unidadesribosomales( cadauna dependiente dela otra).


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DEGRADACINDEL ARN

Los intrones son degradados en elinterior del ncleo y los ARNmanmalos que carecen de marcosde lectura abiertos completos soneliminados por decaimiento del

ARNm mediado sin sentido. LosARNm funcionales en las clulaseucariticas son degradados adiferentes velocidades,proporcionando un mecanismo

adicional de control de la expresingnica. En algunos casos, las tasasde degradacin del ARNm estanreguladas por sealesextracelulares.


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ARN FUNCIONESENLASCLULAS

El ARN mensajero (ARNm) sirve de molde para lasntesis de protenas El ARN ribosmico (ARNr) y el ARN de transferencia

(ARNt) participan en la traduccin del ARNm. Otros ARN de pequeo tamao intervienen en el corte y

empalmado de ARNm y en la clasificacin de protenasen eucariotas.

El ARNm fue descubierto en la E.coli, tambin fue del

primer organismo del que se aisl y purific la ARNpolimerasa y tambin a partir del E. coli fueron aclaradoslos mecanismos bsicos por los que se regula latranscripcin.


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PRIMERPASOENLAMADURACINDEL ARNM

Modificacin del extremo 5 del trnscrito mediante laadicin de una estructura denominada caperuza o capde 7-metilguanosina. Las enzimas responsables de laformacin de esta caperuza son reclutadas al CTDfosforilado siguiendo la iniciacin de la transcripcin, y

la caperuza es aadida tras la transcripcin de losprimeros 20-30 nucletidos de ARN. La formacin de lacaperuza es iniciada por la adicin de una molcula deGTP en orientacin inversa al nucletido 5 terminal delARN. A continuacin se aaden grupos metilo a este

residuo de G y a las formas de ribosa de uno o dosnucletidos 5 de la cadena de ARN. La caperuza en 5estabiliza el ARN, adems de alinear los ARNmeucariticos sobre el ribosoma durante la traduccin.


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POLIADENILACIN

El extremo 3 de la mayora

de los ARNm eucariticosse forma no por laterminacin de la

transcripcin, sino por elcorte del transcrito primarioy la adicin de una cola depoli-A una reaccin de la

maduracin denominadapoliadenilacin


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SEALESPARALAPOLIADENILACIN

La secuencia ms conservada en clulas animales es elhexanucletido AAUAAA, que se localiza de 10 a 30 nucletidoscorriente arriba del sitio de poliadenilacin.

Otras secuencias se encuentran tanto corriente arriba como corrientedebajo de AAUAAA. Estas son reconocidas por un grupo deprotenas, que incluyen una endonucleasa que corta la cadena de

ARN y una poli-A polimerasa que aade una cola de unos 200nucletidos al transcrito de ARN.

Estas enzimas procesadoras estn asociadas con el CTD fosforiladode la ARN polimerasa II, y pueden viajar con la polimerasa desde elpunto de iniciacin. La escisin y poliadenilacin sealiza lafinalizacin de la transcripcin, que habitualmente ocurre varioscientos de nucletidos corriente abajo del sitio de adicin de la colade poli-A.


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TRADUCCINDEL ARNM

La mayora de los ARNm

eucariticosest poliadenilada.

las colas de poli-A regulanla traduccin y la estabilidaddel ARNm. Lapoliadenilacin tiene tambinun importante papelregulador en fases inicialesdel desarrollo, dondecambios en la longitud de las

colas de poli-A controlan latraduccin del ARNm.


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DEGRADACINDEL ARN

Los pasos de maduracin resultan en la formacin de ARNm

maduros, que entonces son transportados al citoplasma, dondefuncionan dirigiendo la sntesis de protenas. Sin embargo, lamayora de las secuencias transcritas en pre-ARNm sondegradadas en el interior del ncleo. Ms del 90% de lassecuencias de los pre-ARNm son intrones, que son degradadosen el interior del ncleo despus de su escisin por corte y

empalme. Esto es llevado a cabo por una enzima que reconoce elenlace 2-5 caracterstico formado en el punto de ramificacin,adems de por enzimas que reconocen extremos 3 o 5 de lasmolculas de ARN y catalizan la degradacin de ARN en cualquierdireccin. Los extremos 5 y 3 de losARNm maduros estnprotegidos de esta maquinaria de degradacin por la presencia de

caperuzas y poliadenilacin, respectivamente, mientras que losextremos no protegidos de los intrones son reconocidos ydegradados.


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DECAIMIENTODE ARNMMEDIADOSINSENTIDO

Adems de degradar intrones, las clulas poseen unsistema de control de calidad (denominado decaimientode ARNm mediado sin sentido) que dirige ladegradacin de ARNm que carecen de marcos delectura abiertos completos. Esto elimina molculas de

ARNm defectuosas y previene la sntesis de protenasanmalas truncadas. En levaduras, el decaimiento delARNm mediado sin sentido tiene lugar en el interior delncleo. El mecanismo por el que los codones determinacin son reconocidos en el interior del ncleo de

las clulas de mamferos no se conoce, aunque algunosestudios recientes sugieren que ribosomas en el interiordel ncleo podran estar implicados en elreconocimiento e incluso en la traduccin nuclear deARNm.


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ASPECTOFINALDELAMADURACINDEUNA

MOLCULADE ARN

Lo que podra considerarse como el aspecto finalde la maduracin de una molcula de ARN es sueventual degradacin en el citoplasma. Puesto queel nivel intracelular de ARN est determinado por

un equilibrio entre la sntesis y la degradacin, latasa de degradacin de ARNs individuales es otronivel al que puede controlarse la expresin gnica.


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ESTABILIDAD

Los ARNm bacterianos se degradan rpidamente amodificaciones en su entorno, como cambios en ladisponibilidad de nutrientes requeridos para elcrecimiento. En las clulas eucariticas, sinembargo, los distintos ARNm son degradados a

distintas velocidades, proporcionando un parmetroadicional para la regulacin de la expresin gnicaeucaritica


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DEGRADACINCITOPLSMICA

De la mayora de los ARNmeucariticos est iniciada porun acortamiento de las colasde poli-A. A continuacin se

produce la eliminacin de lacaperuza en 5 y la

degradacin del ARN porparte de nucleasas que

actan sobre ambosextremos.


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VIDAMEDIADELOS ARNMENLASCLULAS

En mamfero varan desde 30 minutos hasta aprox.20 horas.

Los ARNm inestables frecuentemente codificanprotenas reguladoras, incluyendo ciertos factoresde transcripcin, cuyos niveles en el interior celularvaran rpidamente en respuesta a estmulos delambiente.

Estos ARNm a menudo contienen secuencias

especficas ricas en AU cerca de sus extremos 3que parecen sealizar una rpida degradacinfavoreciendo la deadenilacin.


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ESTABILIDADDEALGUNOS ARNMS


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UNINDEPROTENAREGURADORAAL IRE

La unin de la protena reguladora al IRE estcontrolada por los niveles de hierro dentro de laclula: si escasea el hierro, la protena se une alIRE y protege al ARNm de receptor de transferrina

frente a la degradacin. Cambios similares en laestabilidad de otros ARNm estn relacionados conla regulacin de la expresin gnica por parte deciertas hormonas. Por tanto, aunque latranscripcin sigue siendo el nivel principal de

control de la expresin gnica, las variaciones en lavelocidad de degradacin del ARNm tambindesempean un papel importante en el controlcontinuo de los niveles de los ARNm intracelulares.


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