Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

13.11: Transcripción
TABLA DE
CONTENIDO

JoVE Core
Biology

This content is Free Access.

Education
Transcription
 
Esta voz en off está generada por computadora
TRANSCRIPCIÓN

13.11: Transcription

13.11: Transcripción

Overview

Transcription is the process of synthesizing RNA from a DNA sequence by RNA polymerase. It is the first step in producing a protein from a gene sequence. Additionally, many other proteins and regulatory sequences are involved in the proper synthesis of messenger RNA (mRNA). Regulation of transcription is responsible for the differentiation of all the different types of cells and often for the proper cellular response to environmental signals.

Transcription Can Produce Different Kinds of RNA Molecules

In eukaryotes, the DNA is first transcribed into a primary RNA, or pre-mRNA, that can be further processed into a mature mRNA to serve as a template for the synthesis of proteins. In prokaryotes such as bacteria, however, translation of RNA into polypeptides can begin while the transcription is still ongoing, as RNA can be quickly degraded. Transcription can also produce different kinds RNA molecules that do not code for protein, such as microRNAs, transfer RNA (tRNA), and ribosomal RNA (rRNA)—all of which contribute to protein synthesis.

Regulation of Transcription Is Central to Development

With few exceptions, all of the cells in the human body have the same genetic information in them, from neurons in the brain to muscle cells in the heart. So how do cells assume such diverse forms and functions? To a large extent, the answer lies in the regulation of transcription during development of the organism. Specifically, transcriptional regulation plays a central role in cellular differentiation—the process of producing specialized cells, such as muscle cells, from less specialized precursor cells. To produce specialized cells, some genes must be turned on and others turned off in the precursor cells.

This process of cellular differentiation is orchestrated by DNA-binding proteins called transcription factors that control the level of transcription of genes that can determine cellular fate. For example, early during vertebrate development, cells in the ectoderm layer of the developing embryo receive several induction signals from proteins such as BMP, WNT, and SHH. These signals activate transcription factors that turn on or off a host of genes. In this way, transcriptional regulation determines whether ectoderm cells become skin cells or cells of the nervous system.

Responding to the Environment Often Requires Transcriptional Changes

Environments are rarely stable for long periods. Consider, for example, the changes in temperature, precipitation, and food availability that a plant is exposed to from day to day, and sometimes from hour to hour. In order to function properly, individual organisms must respond to such environmental changes by adjusting key traits, such as their growth rates, immunity, or behavior. These adjustments often require increasing or decreasing the level of transcription of large numbers of genes. For instance, when exposed to drought conditions, Arabidopsis thaliana plants quickly adjust the transcription of hundreds of genes in order to increase root growth and therefore scavenge as much water from the soil as possible.

Visión general

La transcripción es el proceso de sintetizar ARN a partir de una secuencia de ADN por ARN polimerasa. Es el primer paso para producir una proteína a partir de una secuencia génica. Además, muchas otras proteínas y secuencias reguladoras están involucradas en la síntesis adecuada del ARN mensajero (ARNm). La regulación de la transcripción es responsable de la diferenciación de todos los diferentes tipos de células y a menudo de la respuesta celular adecuada a las señales ambientales.

La transcripción puede producir diferentes tipos de moléculas de ARN

En los eucariotas, el ADN se transcribe primero en un ARN primario, o pre-ARNm, que se puede procesar posteriormente en un ARNm maduro para servir como plantilla para la síntesis de proteínas. En los prokaryotes como las bacterias, sin embargo, la traducción del ARN en polipéptidos puede comenzar mientras la transcripción todavía está en curso, ya que el ARN puede degradarse rápidamente. La transcripción también puede producir diferentes tipos de moléculas de ARN que no codifican para proteínas, como microRNAs, ARN de transferencia (ARN) y ARN ribosomal (ARN), todo lo cual contribuye a la síntesis de proteínas.

La regulación de la transcripción es fundamental para el desarrollo

Con pocas excepciones, todas las células en el cuerpo humano tienen la misma información genética en ellos, desde las neuronas en el cerebro hasta las células musculares en el corazón. Entonces, ¿cómo asumen las células formas y funciones tan diversas? En gran medida, la respuesta está en la regulación de la transcripción durante el desarrollo del organismo. Específicamente, la regulación transcripcional desempeña un papel central en la diferenciación celular: el proceso de producción de células especializadas, como las células musculares, a partir de células precursoras menos especializadas. Para producir células especializadas, algunos genes deben estar activados y otros apagados en las células precursoras.

Este proceso de diferenciación celular está orquestado por proteínas de unión al ADN llamadas factores de transcripción que controlan el nivel de transcripción de genes que pueden determinar el destino celular. Por ejemplo, al principio del desarrollo de vertebrados, las células de la capa de ectoderm del embrión en desarrollo reciben varias señales de inducción de proteínas como BMP, WNT y SHH. Estas señales activan factores de transcripción que activan o desactivan una serie de genes. De esta manera, la regulación transcripcional determina si las células del ectodermo se convierten en células de la piel o células del sistema nervioso.

Responder al medio ambiente a menudo requiere cambios transcripcionales

Los ambientes rara vez son estables durante largos períodos. Considere, por ejemplo, los cambios en la temperatura, las precipitaciones y la disponibilidad de alimentos a los que una planta está expuesta de un día a otro, y a veces de una hora a una hora. Con el fin de funcionar correctamente, los organismos individuales deben responder a tales cambios ambientales ajustando rasgos clave, tales como sus tasas de crecimiento, inmunidad o comportamiento. Estos ajustes a menudo requieren aumentar o disminuir el nivel de transcripción de un gran número de genes. Por ejemplo, cuando se exponen a condiciones de sequía, las plantas de Arabidopsis thaliana ajustan rápidamente la transcripción de cientos de genes con el fin de aumentar el crecimiento de las raíces y, por lo tanto, barrer la mayor cantidad de agua del suelo como sea posible.


Lectura sugerida

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter