Organización del genoma en procariontes y eucariontes

Excepto de ciertos virus, que contienen ARN, el resto de los genomas utiliza el ADN como el que porta la información genética.
Hay diferencias en procariontes y eucariontes en cuanto a la organización del genoma:
El ADN procarionte se presenta como única molécula circular, en cambio en el eucarionte la estructura es lineal. Además estos poseen más de una cadena de ADN en sus núcleos. Lo que cada uno corresponde a un cromosoma, cuyo número es constante en todas las células de una misma especie, excepto en las gametas.
El ADN eucarionte, está asociado íntimamente a distintas proteínas (histonas), en el ADN procarionte no se han observado, por lo que se las denomina ADN desnudo.
En las células eucariontes los cromosomas se encuentran confinados en el compartimiento nuclear (aquí se realiza la transcripción), mientras que la traducción se realiza en el citoplasma, por lo que ambos procesos se realizan en lugares separados. En cuanto a lascélulas procariontes no existe envoltura nuclear, el ADN está en contacto con el citosol, los procesos de transcripción y traducción no se hallan separados.

Los eucariontes tienen genomas mucho más grandes que los procariontes.
En los procariontes se da una máxima economía de información, cada cromosoma contiene una sola copia de cualquier gen particular, en cambio en la celula eucariota hay un gran exceso de ADN.

En el ADN del genoma eucarionte se distinguen tres tipos de secuencias:
1. Altamente repetidas: se hallan en la heterocromatina y no se expresan.
2. Medianamente repetidas: codifican productos conocidos y otras no codifican.
3. No repetidas o secuencias únicas: son las secuencias de nucleótidos que codifican proteínas.

El proceso de transcripción:
El proceso desde que se transforma el ADN a ARN para sintetizar proteínas, es anabólico y endergónico.
Consiste en la síntesis de ARN a partir de una molécula de ADN.
Tanto en células procariotas como eucariotas, en este proceso, hay participación de una enzima llamada ARN polimerasa ADN dependiente.
Comienza con la unión de la enzima ARN polimerasa con una región del gen llamada promotor, secuencia especifica de bases de alta afinidad, además de ser una señal que indica cual cadena se ha de transcribir (es asimétrica). La cadena que actúa como plantilla es la cadena molde (negativa o no codificante). La hebra no transcripta, complementaria a la anterior se denomina antimolde (positiva o codificante). La ARN polimerasa (enzima) se desliza por la cadena molde, de 3’ a 5’ o rio arriba, transcribiéndola a partir del nucleótido que el promotor señala comopunto de inicio. En eucariontes el promotor puede estar rio arriba o rio abajo o dentro del gen, pero en procariontes siempre esta rio arriba.


Esta ARN polimerasa solo puede desplazarse y transcribir si antes la doble hélice se desenrolla y fusiona (separa las cadenas complementarias, por la ruptura de puentes de hidrogeno). La misma enzima cataliza ambos procesos, provocando en el extremo 3’ una burbuja de transcripción de aproximadamente 12 nucleótidos de longitud, quedando los nucleótidos desapareados, abre la hélice. A medida que progresa la fusión por delante de ella, la doble hélice se recompone, gracias a la topoisomerasa I.
Una vez que la enzima lee el molde, coloca a cada base de la misma el ribonucleótido trifosfato portador de la base complementaria mediante puente de hidrogeno. Una vez ubicados los primeros ribonucleótidos, la enzima cataliza la formación del puente fosfodiester entre ambos iniciando la cadena de ARN. El enlace es 3’5’
5’3’
La síntesis de ARN queda 5’3’.
La transcripción termina cuando la enzima alcanza una señal que actúa como señal de terminación.
La fuente de energía son los propios sustratos. La helicasa se encarga de romper los puentes de hidrógenos en A-T y G-C.
Los factores de transcripción son proteínas con alta afinidad por el ADN.

Transcripción en procariontes:
Se produce en el citoplasma y al mismo tiempo, se llama cotranscripción.
Presentan un solo tipo de ARN polimerasa, que sintetiza los distintos ARNs hallados en la celula. Este es un complejo oligómerico constituido por cinco tipos desubunidades. Las células procariontes son capaces de comenzar por si solos la transcripción y el ARN polimerasa es capaz de reconocer por sí misma el promotor.
Los promotores bacterianos constan de 2 secuencias de bases bien conservadas o secuencias consenso importante para la unión de la holoenzima y la señalización del punto de inicio, actuando además como sitio de control de la expresión genética.
Las señales de terminación, en las secuencias de las procariontes son de dos tipos: independientes de la proteína RHO (se produce un plegamiento que impedirá seguir con la transcripción) y dependientes de RHO.
La ausencia de factor sigma unido a la ARN polimerasa bacteriana hace a la enzima menos selectiva en el reconocimiento del promotor.

Transcripción en eucariontes:
Se produce dentro del núcleo (formación de ARN). Luego el ARN va al citoplasma donde se produce la traducción. Cuando termina uno, arranca el otro, no al mismo tiempo por eso es llamada postranscripcional.
Es llevada a cabo por tres tipos de enzimas ARN polimerasa cada una cumple distintas funciones en la síntesis de los distintos tipos de ARNs. Todas son proteínas cuaternarias. Estas enzimas se denominan ARN polimerasa I, ARN polimerasa II, ARN polimerasa III.
Las enzimas se unen al promotor por intermedio de proteínas denominadas factores basales de transcripción. Estos son específicos para cada polimerasa, se encuentra en todos los tipos celulares, estos reconocen a las secuencias promotoras, garantizando el inicio de transcripción. Se relacionan con las regiones reguladoras de un gen. Comportándose como proteínas reguladoras de genes quecontrolan la tasa de transcripción.
Los promotores para la ARN polimerasa II se ubican rio arriba de punto de inicio y comprende 3 sitios. Uno está en la posición 25 con respecto del punto de inicio (caja TATA), alinea a la ARN polimerasa para que la transcripción se inicie en el sitio correcto.
La transcripción inicia con la inserción de un ribonucleótido de base púrica, como en las bacterias, el ARN transcripto será de mayor longitud. El extremo 5’de este será modificado antes de que finalice la transcripción.
La señal de terminación es aún desconocida, pero la secuencia AAUAAA presente en el ARNm es reconocida por una endonucleasa, que rompe el producto de transcripción algunos nucleótidos rio abajo, poniendo fin al transporte primario. La secuencia mencionada se llama señal de poliadenilación. Esta señal está presente en la mayoría de los genes pero tiene excepciones, como ser en los genes que codifican histonas, en los genes que hay más de una señal.