9.12
En los eucariotas, el procesamiento del pre-ARNm en el núcleo está estrechamente acoplado a su transcripción.
Tan pronto como la ARN polimerasa comienza a transcribirse, el pre-ARNm recién sintetizado se une inmediatamente a varios factores para ser procesado en ARNm maduro y funcional.
Por lo tanto, la tasa de transcripción de genes por parte de la ARN polimerasa afecta directamente a los pasos del procesamiento del pre-ARNm.
Uno de los principales factores que regulan la tasa de actividad de la ARN polimerasa es la estructura de la cromatina del gen, que incluye el posicionamiento de los nucleosomas y las modificaciones de las histonas en la plantilla de ADN.
Los nucleosomas están colocados de manera muy estratégica en ciertas regiones del ADN. Actúan como una barrera y detienen temporalmente la actividad de la ARN polimerasa en el ADN.
Por ejemplo, en la mayoría de los genes, un nucleosoma se coloca después del elemento promotor. Obliga a la ARN polimerasa a hacer una pausa en el sitio de inicio transcripcional, lo que da tiempo suficiente para el ensamblaje de los factores de elongación y el complejo de remodelación de la cromatina que ayuda a crear una región libre de nucleosomas en el ADN molde. Mientras tanto, la célula puede reclutar enzimas de recubrimiento 5' para el pre-ARNm recién sintetizado.
El posicionamiento de los nucleosomas también se ve favorecido en los exones en comparación con los intrones. Las modificaciones específicas de histonas en estos nucleosomas específicos del exón ayudan a reclutar componentes de spliceosoma que luego pueden transferirse directamente al ARN en síntesis.
Estas modificaciones de histonas también pueden contribuir a la selección de exones en la cadena de ARNm emergente. Las modificaciones de las histonas en los nucleosomas pueden reclutar diferentes factores proteicos que pueden facilitar la retención de exones constitutivos o alternativos en la cadena de ARNm madura.
Finalmente, el reemplazo de la histona H3 normal con sus variantes en el cuerpo del gen puede conducir a un reclutamiento defectuoso de factores de empalme y mejorar la retención de intrones que conduce a la degradación del ARNm resultante a través de la vía mediada por sinsentido o la introducción de mutaciones en la proteína traducida.
Este empalme anormal se ha relacionado con muchas enfermedades, incluidos los trastornos neurodegenerativos y el cáncer.
En las células eucariotas, las transcripciones de ARNm nacientes deben sufrir muchas modificaciones postranscripcionales para llegar al citoplasma celular y traducirse en proteínas funcionales. Durante mucho tiempo, la transcripción y el procesamiento del pre-ARNm se consideraron dos eventos independientes que ocurren secuencialmente en la célula. Sin embargo, ahora se ha establecido claramente que la transcripción y el procesamiento del pre-ARNm son dos procesos simultáneos que están regulados con precisión dentro de la célula.
La estructura de la cromatina, especialmente el posicionamiento de los nucleosomas y las modificaciones de las histonas en el gen, pueden controlar profundamente la tasa de actividad de la ARN polimerasa y el procesamiento del pre-ARNm en el sitio de transcripción. Las modificaciones específicas de histonas en nucleosomas específicos de exones ayudan a reclutar factores de empalme en los sitios de empalme y desempeñan un papel activo en la selección de exones durante el empalme. Por ejemplo, la desacetilación de histonas conduce a una estructura de cromatina apretada. Esto ralentiza la actividad de la ARN polimerasa, dando tiempo suficiente para reclutar factores de empalme incluso en sitios de empalme débiles, lo que lleva a la inclusión de exones alternativos en el ARNm maduro. Por el contrario, la acetilación de histonas da como resultado una estructura de cromatina más abierta que permite una actividad de la ARN polimerasa más rápida y el reclutamiento de factores de empalme solo en los sitios de empalme fuertes, lo que resulta en la exclusión de exones alternativos. Por lo tanto, la estructura de la cromatina juega un papel importante en el empalme constitutivo y alternativo del pre-ARNm y regula los patrones de expresión génica en la célula.
Otro ejemplo de regulación del corte y empalme del ARN por la estructura de la cromatina es la trimetilación enriquecida de la histona lisina 36 H3 en los nucleosomas, que ayuda a reclutar factores de corte y empalme en el sitio de corte y empalme. Las mutaciones en el proceso de metilación de la histona H3 pueden alterar el proceso de empalme y provocar la retención de intrones en el ARNm maduro.
En general, la regulación del procesamiento del pre-ARNm, especialmente el empalme, da como resultado la creación de un conjunto diverso de transcripciones de ARNm y, por lo tanto, una enorme diversidad de proteínas a partir de un conjunto finito de genes.
En los eucariotas, el procesamiento del pre-ARNm en el núcleo está estrechamente acoplado a su transcripción.
Tan pronto como la ARN polimerasa comienza a transcribirse, el pre-ARNm recién sintetizado se une inmediatamente a varios factores para ser procesado en ARNm maduro y funcional.
Por lo tanto, la tasa de transcripción de genes por parte de la ARN polimerasa afecta directamente a los pasos del procesamiento del pre-ARNm.
Uno de los principales factores que regulan la tasa de actividad de la ARN polimerasa es la estructura de la cromatina del gen, que incluye el posicionamiento de los nucleosomas y las modificaciones de las histonas en la plantilla de ADN.
Los nucleosomas están colocados de manera muy estratégica en ciertas regiones del ADN. Actúan como una barrera y detienen temporalmente la actividad de la ARN polimerasa en el ADN.
Por ejemplo, en la mayoría de los genes, un nucleosoma se coloca después del elemento promotor. Obliga a la ARN polimerasa a hacer una pausa en el sitio de inicio transcripcional, lo que da tiempo suficiente para el ensamblaje de los factores de elongación y el complejo de remodelación de la cromatina que ayuda a crear una región libre de nucleosomas en el ADN molde. Mientras tanto, la célula puede reclutar enzimas de recubrimiento 5' para el pre-ARNm recién sintetizado.
El posicionamiento de los nucleosomas también se ve favorecido en los exones en comparación con los intrones. Las modificaciones específicas de histonas en estos nucleosomas específicos del exón ayudan a reclutar componentes de spliceosoma que luego pueden transferirse directamente al ARN en síntesis.
Estas modificaciones de histonas también pueden contribuir a la selección de exones en la cadena de ARNm emergente. Las modificaciones de las histonas en los nucleosomas pueden reclutar diferentes factores proteicos que pueden facilitar la retención de exones constitutivos o alternativos en la cadena de ARNm madura.
Finalmente, el reemplazo de la histona H3 normal con sus variantes en el cuerpo del gen puede conducir a un reclutamiento defectuoso de factores de empalme y mejorar la retención de intrones que conduce a la degradación del ARNm resultante a través de la vía mediada por sinsentido o la introducción de mutaciones en la proteína traducida.
Este empalme anormal se ha relacionado con muchas enfermedades, incluidos los trastornos neurodegenerativos y el cáncer.
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