Caja TATA: características y funciones
La caja TATA, en biología celular, es una secuencia consenso de ADN que se encuentra en todos los linajes de organismos vivos y es ampliamente conservada. La secuencia es 5′-TATAAA-3′ y pueden seguirle algunas adeninas repetidas.
La localización de la caja es arriba (o rio arriba, como suele llamarse en la literatura) del inicio de la transcripción. Esta se ubica en la región promotora de los genes, donde ocurrirá la unión con factores de transcripción. Además de estos factores, la ARN polimerasa II suele unirse a la caja TATA.
Aunque la caja TATA es la principal secuencia de del promotor, existen genes que carecen de ella.
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El comienzo de la síntesis del ARN requiere que la ARN polimerasa se una a secuencias específicas del ADN, denominadas promotores. La caja TATA es la secuencia consenso de un promotor. Se denomina caja Pribnow en procariotas, y caja de Goldberg-Hogness en eucariotas.
Así, la caja TATA es una región conservada en el ADN. El secuenciamiento de numerosas regiones de inicio de la transcripción del ADN demostró que la secuencia consenso, o secuencia común, es (5ʾ)T*A*TAAT*(3ʾ). Las posiciones marcadas con un asterisco tienen una homología alta. El último residuo T siempre se encuentra en promotores de E. coli.
Por convención, a los pares de bases que corresponden al comienzo de la síntesis de una molécula de ARN se les dan números positivos, y a los pares de bases que preceden el inicio del ARN se les dan números negativos. La caja TATA se encuentra en la región -10.
En E. coli, la región promotora se encuentra entre las posiciones -70 y +30. En esta región hay una segunda secuencia consenso (5ʾ)T*TG*ACA(3ʾ) en la posición -35. Igualmente, las posiciones marcadas con un asterisco tienen una homología alta.
En los eucariotas, las regiones promotoras tienen elementos de señal que difieren para cada una de las ARN polimerasas. En E. coli una sola ARN polimerasa identifica los elementos de señal en la región promotora.
Adicionalmente, en los eucariotas las regiones promotoras están más extendidas. Hay diferentes secuencias, ubicadas en la región -30 y -100, que establecen diferentes combinaciones en los diferentes promotores.
En los eucariotas, hay numerosos factores de transcripción que interactúan con los promotores. Por ejemplo, el factor TFIID se une a la secuencia TATA. Por otra parte, los genes de ARN ribosómico se encuentran estructurados en forma de múltiples genes, uno seguido de otro.
Las variaciones en las secuencias consenso de las regiones -10 y -35 alteran la unión de la ARN polimerasa a la región promotora. Así, una mutación de un solo par de bases produce la disminución de la velocidad de unión de la RNA polimerasa a la región promotora.
La caja TATA participa en la unión e iniciación de la transcripción. En E. coli, la holoenzima ARN polimerasa está conformada por cinco subunidades α2ββσ. La subunidad σ se une al ADN doble cadena y se desplaza buscando la caja TATA, que es la señal que indica el comienzo del gen.
La subunidad σ de la ARN polimerasa tiene una constante muy alta de asociación al promotor (en el orden 1011), la cual indica una especificidad elevada de reconocimiento entre ella y la secuencia de la caja Pribnow.
La ARN polimerasa se une al promotor y forma un complejo cerrado. Seguidamente, forma un complejo abierto que se caracteriza por la abertura local de 10 pares de bases de la doble hélice de ADN. Esta abertura es facilitada debido a que la secuencia de la caja Pribnow es rica en A-T.
Cuando el ADN está desenrollado, se forma el primer enlace fosfodiéster y comienza la elongación del ARN. La subunidad σ es liberada y la ARN polimerasa abandona el promotor. Otras moléculas de ARN polimerasa pueden unirse al promotor y comenzar la transcripción. De esta forma un gen se puede transcribir muchas veces.
En levaduras, la ARN polimerasa II consta de 12 subunidades. Esta enzima inicia la transcripción reconociendo a dos tipos de secuencias consenso en el extremo 5ʾ del comienzo de la transcripción, a saber: secuencia consenso TATA; secuencia consenso CAAT.
La ARN polimerasa II necesita de proteínas, denominadas factores de transcripción TFII, para poder formar un complejo activo de transcripción. Estos factores se encuentran bastante conservados en todos los eucariotas.
Los factores de transcripción son moléculas de naturaleza proteica que pueden unirse a la molécula de ADN y tienen la capacidad de incrementar, disminuir o anular la producción de un gen en concreto. Este evento es crucial para la regulación génica.
La formación del complejo de transcripción comienza con la unión de la proteína TBP (“TATA-binding protein”) a la caja TATA. A su vez, esta proteína se une TFIIB, que también se une al ADN. El complejo TBP-TFIIB se une a otro complejo formado por TFIIF y ARN polimerasa II. De esta forma, TFIIF ayuda a la ARN polimerasa II a unirse al promotor.
Al final, TFIIE y TFIIH se unen y crean un complejo cerrado. TFIIH es una helicasa y promueve la separación de la doble cadena de ADN, un proceso que necesita ATP. Esto sucede cerca del sitio de comienzo de síntesis de ARN. De esta manera, se forma el complejo abierto.
La proteína p53 es un factor de transcripción, también conocido como proteína supresora tumoral p53. Es el producto de un oncogén dominante. El síndrome de Li-Fraumeni es producido por una copia de este gen mutado, lo cual ocasiona la aparición de carcinomas, leucemia y tumores.
Se sabe que p53 inhibe la transcripción de algunos genes y activa la de otros. Por ejemplo, p53 impide la transcripción de genes con promotor TATA mediante la formación de un complejo conformado por p53, otros factores de transcripción y el promotor TATA. Así, p53 mantiene bajo control el crecimiento celular.
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