Lo vamos a ver en otra clase, por que lo retro virus transforman su RNA en DNA

CLASE 24

MUTACION DEL DNA Y TRADUCCION DEL DNA

Dentro de las mutaciones, tenemos que el mas común es la desanimación de la citosina, la citocina se transforma en uracilo, un par g-c se transforma en un par t-a, eso trae consecuencias degenerativas, si esta mutación ocurre en un lugar importante, un gen que controla la expresión. Esto es una posible causa del cáncer, pero la probabilidad que ocurra es muy baja, ya que la célula tiene una maquinaria importante para reparar el DNA.

Pregunta: ¿si yo tengo esa mutación en mi par de bases, mis hijos también la tendrían?

Respuesta: eso depende, si la mutación esta en las células germinales, yo creo que si.

La DNA polimerasa puede cometer varios tipos de errores, uno de esos es equivocarse en poner una base por otra. También puede ocurrir que ponga bases de mas o bases de menos, esto ocurre cuando hay muchas bases iguales, por ejemplo muchas A, lo que ocurre es un deslizamiento, la polimerasa puede poner una t de mas o de menos.

La consecuencia directa de esto es que se corre toda la cadena, el marco de lectura, si esto ocurre en una zona no codificante, no afecta mucho, pero si ocurre en una zona codificante, un exón, al desplazarse el marco de lectura, los aa que se van agregando, no corresponden a ese lugar. Lo que puede pasar con esto es generar codones de términos, y ahí la polimerasa terminaría su trabajo en donde no debe.

DNA polimerasa, tiene capacidad de corregir lo que va sintetizando, cuando agrega un base equivocada, al tener su mecanismo de chequeo, revisa lo que va poniendo, y retrocede sacando los nucleótidos hasta que llega a la base que esta mal, la saca, la reemplaza por la base correcta, y sigue nuevamente sintetizando.

Todas las especies no tienen ese mecanismo de corrección, solo los animales superiores. Las bacterias no tienen esa capacidad correctora, al igual que los virus, esto permite que los virus muten, es por eso que aun no tenemos una vacuna contra el sida, los animales tenemos otros sistemas para generara la viabilidad genética, que es la reproducción sexual, eso quiere decir que no dependemos de las mutaciones para que nuestros hijos sean distinto a nosotros.

El mecanismo de reparación, esto es independiente de la capacidad correctora de la DNA polimerasa, una vez ya pasada la polimerasa por esta hebra, e hizo la síntesis mal (mutación) y no se dio cuenta, hay otro mecanismo en el que participan dos enzimas: una que saca la base nitrogenada equivocada, quedando el enlace fosfodiester, y después llega otra enzima, rompiendo el enlace fosfodiester, sacando el fosfato con la ribosa para que después llegue la polimerasa, y rellene el pedazo que esta sin nucleótido, esto esta siempre pasando todo el tiempo, la polimerasa que actúa aquí es distinta a la que hizo la síntesis, es de otro tipo.

Cuando el DNA tiene un daño muy grande, por ejemplo cuando la célula es sometida a radiación, actúa un sistema de reparación, que reconoce el pedazo entero de la cadena, lo corta la enzima ENDONUCLEASA (donde hay muchas bases alteradas) y después viene la polimerasa y rellena.

Gracias a que la cadena es doble hebra es posible que ocurran todos estaos mecanismos de reparación.

Drogas antivirales:

AZT: lo que pasa con esta droga, es que se parece a una T, lo que la diferencia es que en el carbono 3 en vez de tener OH tiene un triple nitrógeno, entonces la DNA polimerasa viral cuando empieza a sintetizar la cadena, la confunde con una T, eso permite que cuando se le quiera agregar otra base mas, no podrá ya que no tiene con que unirse el enlace fosfodiester (falta OH). La clave del AZT, es que solo la polimerasa viral la confunde, la de nuestro organismo no la confunde. Igual han aparecido organismos resistentes a esta droga.

DDI: también actúa contra el sida, este se parece a G, en vez de tener un OH, en el carbono 3, solo tiene un H y actúa de la misma manera que AZT, impidiendo la formación del enlace fosfodiester.

Hay otra droga que es un inhibidor de la proteasa del virus, completan el coctel, de la triterapia contra el sida.

CAN CER:

La base radica en la síntesis del DNA, la dos drogas mas comunes son: Fluoruracilo: es un uracilo con un flúor, y la metotrexato, ambas se ocupan para la quimioterapia. Que es lo que hacen?

Fluoruracilo: interfieren con la síntesis del timina, inhibe al a enzima tinhidrato sintaza, donde un uracilo se transforma en T.

Metotroxato: inhiben a esta enzima (imagen), que también no permite que sintetice T, que ocurre cuando una célula no sintetiza T? no puede sintetizar DNA, eso es lo que queremos hacer, que la ¿célula cancerosa no se multiplique, ¿Por qué busca atacar la síntesis de T? porque es la base que se usa en la síntesis de solo DNA, las otras no se pueden atacar, porque también se ocupan en la síntesis de RNA, para la transcripción, si inhibiéramos cualquier de las otras tres bases inhibiríamos la transcripción de nuestros genes. Pero eso no quiere decir que las drogas no sean toxicas para nuestro cuerpo, porque ataca a las células que constantemente se están reproduciendo, por ejemplo, las células sanguíneas, por eso las personas se quedan sin sistemas inmune ( no hay linfocitos); y también que las mucosas se llenan de heridas, (epitelio no se regenera, y al detener la multiplicación se pierde el moco). Por eso la quimioterapia no se hace más de 6 días.

La radioterapia es distinta, lo que busca es destruir el DNA a la célula cancerígena, los rayos se dirigen a la célula matando su DNA.

TRANSCRIPCION DEL DNA

En esta diapo se muestra el dogma central de la biología molecular, la estructura del DNA, el modelo semiconservativo.

En el DNA están los genes, y con la TRANSCRPCION algunos segmentos cortos del DNA, (genes) vuelcan la información a una molécula de RNA , después este RNA es TRADUCIDO donde los ribosomas, son capaces de leer esta información, (que esta en el RNA), este idioma esta en 4 letras; entonces el ribosoma lo traduce en aminoácidos, (el diccionario que ocupa el ribosoma es el código genético). Viendo las 3 posiciones de los codones se puede saber que aminoácido tiene que ir (traducción, de acido nucleico a proteína).

En los años 70 se descubrieron unos virus que su genoma, no esta guardado como DNA sino como RNA, y este RNA podía replicarse, lo que no puede hacer nuestro organismo, en los 80 se descubrieron los retrovirus que el RNA lo transforma DNA, lo hace en forma reversa, con esto se duda del dogma central.

Pregunta: en el caso de los retrovirus que tienen rna y forma DNA, es para siempre o para dividirse (creo que pregunta eso)

Lo vamos a ver en otra clase, por que lo retro virus transforman su RNA en DNA. Pero para que no te quedes en el aire, el RNA que se transforma a DNA se introduce a la célula, pudiendo quedar por muchos años latente el virus (explicación del SIDA en donde pueden estar contagiados y no presentan la enfermedad)

Esta ultima parte del dogma, hace algunos años estuvo apunto de derribarse, por que se descubrieron unas partículas que se llaman priones (producen neuro-degeneración), que se comportan como virus, uno se contagia con estos, se enferma y después puede contagiar. Se pensó que eran virus que mataba a las neuronas, pero cuando se estudiaron y no encontraron el acido nucleico, eran puras proteínas. Entonces un señor que se llama Stanley Krusinger propuso que los priones son solo proteínas y pueden multiplicarse sin la ayuda de ácidos nucleicos.

Los priones son solo proteínas y se multiplican, no por el concepto de multiplicación que tienen los virus, no es que un prion se divida y genere 2 priones. Lo que hacen los priones es alterar proteínas que están en nuestras células, nosotros tenemos el gen que codifica para prion, pero la versión normal, el prion tiene otra estructura y la altera y así se va a multiplicando.

Lo que hace, para decirlo con mas certeza, es que el prion no es q se multiplique, interacciona con otra proteína que es similar a el, y a esta el prion la cambia de forma externa, las proteínas normales las transforma en priones, y una vez transformadas, transforman a otras.

Ya lo hemos estado definiendo, y es que el gen es la porción de DNA que se transcribe, un segmento del DNA que se va a transcribir, o sea q se va a transformar en RNA.

Los genes se diferencian un poco entre procariontes y eucariontes. Los genes de los eucariontes están interrumpidos por unas secciones que se llaman intrones. La trascripción pasa DNA a RNA, exones e intrones juntos, y este RNA formado se transforma a RNA mensajero, una vez que se le han eliminado los intrones. Es este RNAm el que sale del núcleo y es traducido en el citosol.

Los genes tienen 3 partes y una de esas partes es la que se transcribe, las otras dos también son parte del gen, pero no se transcriben. Además de eso hay muchas secuencias que no son genes y no que no se transcriben. Su función es la gran pregunta y es lo que se esta investigando. Para que tanta información que esta ahí y aparentemente no sirve para nada. (En seminario se tratara este tema)

Los procariontes no tiene intrones, el RNA trascrito es inmediatamente el RNA mensajero.

Siguiendo con las diferencia entre procarionte y eucarionte, partiendo por los eucariontes, cada RNAm da origen a solo una proteína, por eso se conocen como monocistronico. Entonces un RNAm eucarionte tiene un extremo 5’ y otro 3’, tiene secuencias no codificantes (AUG). Como funciona el ribosoma? Se une en el extremo cercano al 5’, reconoce el sitio de unión que se llama lugar de unión de los ribosomas, se una acá y empieza a moverse por el RNAm hasta que encuentre el primer AUG, y desde ahí empieza a unir los amino ácidos por triplete, sintetizando alguna proteína, hasta que se encuentre con alguno de los 3 codones de termino, y después de este hay secuencias que son no codificantes.

En las bacterias es muy común que tenga RNAm policistronicos, lo cual significa que en una solo RNAm pueden estar codificadas varias proteínas, esto ocurre solo en las bacterias, no en los eucariontes.

Las bacterias son capaces de producir varias proteínas distintas a partir de un solo RNAm poniendo en su secuencia un sitio de unión de los ribosomas, luego un codon de inicio (AUG), la secuencia que codifica a una proteína, un codon de termino y luego otro sitio de unión de un ribosoma, otro codon de inicio, etc.

Si uno pudiera ver una foto instantánea de un RNAm en las bacterias tendríamos ribosomas unidos en distintas partes, formando distintas proteínas desde el mismo RNAm al mismo tiempo. Estas proteínas q están un RNA policistronico, si bien son proteínas distintas, no son proteínas que no tengan q ver una con la otra. En el mismo RNA policistronico se forman proteínas que están en la misma ruta metabólica.

Es una ventaja o una desventaja? La ventaja es que pueden regular la producción de varias proteínas en poco tiempo, pero la desventaja es que da menor flexibilidad, no pueden regular la producción de las proteínas por separado, aunque esto tampoco les interesa. Estos pedazos, que se llaman operones (genes que codifican para distintas proteínas, que se transcriben todos juntos, en una sola molécula de RNAm), los han escuchado?, por ejemplo las bacterias tienen rutas metabólicas para sintetizar aminoácidos, parten del compuesto 1 lo transforman en 2, luego en 3 y finalmente sintetiza el aminoácido que quiere. Todas estas acciones reguladas por enzimas, en este ejemplo por la alfa, beta y gama. Y la bacteria utiliza estas 3 enzimas para sintetizar un aminoácido X. entonces a la bacteria le interesa tener las 3 enzimas al mismo tiempo que tenerlas por separado. Así la producción de ese aminoácido, que utiliza 3 enzimas distintas, esta regulado por un solo gen.

Los eucariontes como tenemos un genoma mayor nos damos el lujo de poner el gen alfa beta y gama por separado, aunque activemos los 3 juntos, pero nos da la posibilidad de activar uno mas que otro en caso de ser necesario. Eso si es mas complejo tenerlo por separado que los tres juntos.

(Preguntas sobre los antibióticos, los cuales bloquean a los ribosomas y no se producen proteínas, no es que cambien el código o los bloquen los operones. Y la resistencia es por una mutación la cual produce que los ribosomas que eran sensibles al antibiótico, ahora son resistentes)

Estos son los operones de las bacterias, que mas adelante hablaremos más de ellos. Entonces los eucariontes no tenemos operones, nuestros genes son todos independientes, mayor complejidad y mayor regulación.

Es muy común encontrar en los libros las definiciones de gen, muchas veces leerán, secuencia de DNA que codifica una proteína, eso es parcialmente falso. Porque hay genes que no codifican proteínas, algunos genes si codifican para proteínas y estos son los que dan origen a RNAm. O sea del DNA pasa al RNAm y este codifica una proteína. Pero además hay genes que no están destinados a codificar proteínas sino que por ejemplo el RNA de transferencia (que llevan el aminoácido para producir la proteína), la función de este RNA trascrito no es producir proteína, sino que funcionar como RNA, y están codificado en genes, genes que producen RNA. Están también los RNA ribosomales, q también solo funcionara como RNA y no codificara para una proteína. Todos estos codificados en genes, genes que no codifican para proteína.

Además hay un tercer tipo de RNA que no es muy conocido, que son los RNA nucleares pequeños, snRNA, son RNA que están en el núcleo y son pequeños (ja), y participan en el procesamiento de intrones, lo que conocemos como splicing.

Los únicos RNA que codifican para proteína son los RNAm, entonces una definición mas correcta seria secuencia de DNA que se transcribe y da origen a un RNA, lo que pase con el RNA es otra historia.

Las diferencias entre el DNA y el RNA son que el primero es doble hebra. Además esta las azucares de las bases, en el C2 donde esta el grupo H o OH y tercera diferencia son la timina y el uracilo (entre ambos solo se diferencian en un grupo metilo).

Ahora vamos a hablar de la estructura de los genes, los genes tienen 3 partes, un codificador, un promotor y un regulador. El codificador es la zona que se transcribe, la que forma el RNA es el codificador, aquí están los intrones y los exones, al comienzo de esta parte esta el sitio de unión de los ribosomas, etc. La segunda parte es el promotor, el cual es una secuencia de DNA que no se transcribe, no produce RNA, pero acá es donde se une el RNApolimeraza (la enzima que transcribe el DNA), esta reconoce al promotor y se une a el. El RNApolimeraza se une en la secuencia TATA, llama caja TATA, y esta secuencia se encuentra e todo el promotor y si la secuencia TATA no esta el promotor no funciona. Y otra secuencia que esta en el promotor es la secuencia CAAT, todo esto esta en el promotor.

En el DNA hay unos números ( 1, -1 , -25), los cuales marcan la posición de DNA, es una nomenclatura. La posición +1, es donde comienza la trascripción.

Hay genes que son muy largos, pueden llegar hasta 5000 bases que se transcriben. Y todo lo que este a la izquierda de +1 es negativo, y la caja TATA esta en la posición -25.

Esto siempre es así?

Esto es como un consenso, pero el promotor no da mucha flexibilidad. El promotor tiene que estar muy cerca de donde se va a iniciar la transcripción, porque aquí se va a unir la rna polimerasa y la rna polimerasa va a comenzar a transcribir hacia acá, entonces yo no puedo poner el promotor muy lejos, la transcripción comienza inmediatamente donde está el promotor. En cambio el tercer elemento que es el regulador, puede estar a distancias muy variables, por eso ahí está interrumpida la línea: exones como rectángulo e intrones como línea continua. Entonces ahí está interrumpido y esto quiere decir que acá podemos tener distancias muy variables e incluso podemos variar con ingeniería genética, podemos tomar un regulador y lo muevo y lo dejo más cerca e = funciona.

El regulador es muy importante, porque es acá donde se unen los factores de transcripción específicos, podemos resumir esto diciendo que el promotor le indica a la célula, donde hay un gen o dicho de otra manera donde hay que empezar a transcribir, recuerden que este gen está incluido en el genoma, que la célula tiene que identificar. Entonces lo primero que hace la célula es identificar donde hay un promotor, aquí hay un gen entonces aquí vamos a unir la rna polimerasa que va a transcribir lo que está hacia el otro lado. Entonces el promotor le señala a la célula donde están los genes y el regulador lo que hace es indicarle a la célula cuando un gen se tiene que activar y donde…en qué tipo de células. (Explicación de los 25 mil genes y que no todos se expresan). Como se hace esto, con unas proteínas llamadas factores de transcripción específicos que se unen acá y le dicen a este gen se active. Y también en una misma célula un gen que está activo no está siempre activo, esto es muy dinámico el gen se activa, se silencia, etc., según los requerimientos de proteínas que tenga esa célula. Todo lo anterior sucede gracias a reguladores y factores de transcripción específicos.

La transcripción es un proceso muy parecido a la replicación del DNA. La transcripción cumple las mismas reglas que la replicación. Se sintetiza el rna la dirección 5’3’ y la hebra que se lee del DNA es de 3’5’. Ahora hay una diferencia entre estas dos, en la replicación las dos hebras de DNA se van separándose y en la transcripción el DNA también se va separando, pero como una especie de burbuja muy pequeña, por donde va avanzando la rna polimerasa, va leyendo el DNA, donde momentáneamente se han separado la dos hebras y la polimerasa pasa por ahí y seguirá avanzando y el DNA que está atrás volverá a formarse doble hebra (abre y se cierra).

Los genes están codificado en UNA SÓLA HEBRA! Pero eso sólo ocurre en eucariotas, en virus no sucede lo mismo. El rna que se produce es = a la otra hebra (por complementariedad y explicación de la presencia de uracilo en rna (U en vez de T)********que es un misterio de la naturaleza).

La polimerasa reconoce el promotor se une y en el promotor se empiezan a separar las cadenas de DNA, la polimerasa empieza a avanzar y va leyendo de 3’ a 5’ y va produciendo el rna, va avanzando y fíjense que lo que va quedando atrás (******).

Avanza el rna cada vez mas largo y hasta que la polimerasa se encuentra con una señal que le indica que tiene que parar de transcribir. Aquí termina el gen, la polimerasa se despega y se tiene rna sintetizado.

Secuencia: señal de término de transcripción, pero la polimerasa no termina justo ahí, cuando se encuentra con esta secuencia avanza un poco más y ahí termina.

AUG inicio de la traducción! No transcripción

Tenemos distintos tipos de rna polimerasa, cada uno tiene una función distinta por ejemplo, la polimerasa 1 sintetiza los rna ribosomales, p2 sintetiza rna (******), p3 sintetiza rna transferencia. Todas hacen transcripción ¿qué genes transcriben? Son distintos…

Por qué la secuencia TATA del promotor es tan importante?: si una letra cambia, el promotor deja de funcionar y el gen se inactiva. Y eso es por lo siguiente: aquí está el dna, aquí la secuencia del promotor y quiero explicarles como empieza la transcripción: lo primero que ocurre es que hay una proteína que es TBP (tata binding protein) y esa es la primera proteína que llega al promotor reconoce la secuencia TATA y se une a ella. La unión de la proteína a la caja TATA produce un cambio en la estructura del dna (de alguna manera se dobla) y después que ocurre eso empiezan a llegar un montón de otras proteínas que se van uniendo formando una cascada secuencial, todas se llaman TF (transcription factor no hay que aprendérselas ni tampoco su orden de llegada). Esta proteína grandota que uds ven acá, es la rna polimerasa que llega también asociada a un factor de transcripción, se une y después siguen llegando más FT, formándose un complejo de muchas proteínas y llamamos a esto el complejo de iniciación de la transcripción (tiene que armarse este complejo para que la transcripción pueda empezar). Una vez que la transcripción empieza, los ft se despegan de la polimerasa y la dejan sola sintetizando rna y los FT están libres para volver a repetir el ciclo. Todo esto ocurre en el núcleo.

Ahora la TBP va a poder unirse al promotor sólo si el promotor no está unido a histona, porque las histonas bloquean la transcripción. Ahora esto se llama maquinaria de transcripción basal pk si bien esto es necesario para que ocurra transcripción no es suficiente. ¿qué falta? Es la señal del regulador…es el regulador quien le da la orden a la polimerasa para partir. El regulador fosforila rna polimerasa (se activa) y parte transcripción.

Estabilidad y Desestabilidad de moléculas de la herencia

DNA es muy estable, pero el rna es muy inestable. La explicación biológica: ahí está guardad info. Genética y si la célula se destruye … “sonó” como el disco duro del PC. En cambio el rna no guarda info. genética, pero puede ser estable como el rna ¿pk no lo es? El rna… a ver…¿cuándo se produce el rna?...¿cuándo una célula activa un gen?, cuando lo necesita para fabricar la proteína. Imagínese que el rna fuera muy estable, que permaneciera mucho tiempo en la célula…la célula apagaría el gen, pero no frenaría de inmediato la producción de proteínas, porque el rna está ahí. A la célula le conviene que sea estable para que a penas no lo necesite éste ya no exista. El rna es inestable pk dentro de la célula hay unas enzimas que lo destruyen que se llaman rnasas y están en todas las partes de la célula.

Resulta que estas rnasas son enzimas que actúan muy rápido. Apenas “ven el rna” lo atacan y lo destruyen rápidamente. Osea, la célula quiere que el rna sea estable, para producir algo de proteínas, entonces qué hace la célula, pues lo protege. La rnasa se une al extremo del rna y empiezan a atacar rompiendo los enlaces fosfodiéster y sacan los nucleótidos y este ocurre muy rápido. Entonces qué hace la célula? Lo protege en sus extremos, para que a la rnasa le cueste destruirlos y cuando la rnasa rompe la protección rápidamente comienza a degradar el rna. Entonces estas protecciones son las siguientes: en el extremo 5’ el rna mensajero tiene un elemento que se llama CAP. ¿qué es el cap? Es un nucleótido modificado que se llama 7metilguanosina pk es una guanosina con un metilo. (la guanosina común y corriente no tiene el metilo). Otra cosa distinta a un nucleótido común y corriente es que esta molécula tiene un enlace con tres fosfatos y el enlace fosfodiéster el 5’5’. Esto hace que la rnasa le cuesta sacar el CAP, porque la rnasas destruye el fosfodiéster 5’3’ muy rápido. Así el RNA dura lo justo y necesario.