ARN
Transcripción del ARN.
Ácido ribonucleico(ARN),es el material genético de ciertos virus (virus ARN) y, en los organismos celulares, molécula que dirige las etapas intermedias de la síntesis proteica. En los virus ARN, esta molécula dirige los procesos: La síntesis de proteínas (producción de las proteínas que forman la cápsula del virus) y replicación (proceso mediante el cual el ARN forma una copia de sí mismo). En los organismos celulares es otro tipo de material genético, llamado ácido desoxirribonucleico (ADN), el que lleva la información que determina la estructura de las proteínas. Pero el ADN no puede actuar solo, y se vale del ARN para transferir esta información vital durante la síntesis de proteínas (producción de las proteínas que necesita la célula para sus actividades y su desarrollo).
Como el ADN, el ARN está formado por una cadena de compuestos químicos llamados nucleótidos. Cada uno está formado por una molécula de un azúcar llamado ribosa, un grupo fosfato y uno de cuatro posibles compuestos nitrogenados llamados bases: adenina, guanina, uracilo y citosina. Estos compuestos se unen igual que en el ácido desoxirribonucleico (ADN). El ARN se diferencia químicamente del ADN por dos cosas: la molécula de azúcar del ARN contiene un átomo de oxígeno que falta en el ADN; y el ARN contiene la base uracilo en lugar de la timina del ADN.
Estructura ARN
El ARN, es muy similar químicamente al ADN así como uno de los componentes más estables. Existen algunos ARN, como es el caso del ARN mensajero, que se sintetizan, emplean, y degradan, mientras que otros, como el ARN ribosómico, no presentan un recambio rápido.
Se trata de un polímero lineal no ramificado en el que las unidades monoméricas son los ribonucleósidos 5´-monofosfatos. A excepción de una base, el uracilo que reemplaza a la timina, el ARN presenta las mismas bases que el ADN, en concreto, las purinas del ARN son adenina y guanina; las pirimidinas son citosina y uracilo además de otras bases en concentraciones bajas.
Tipos de ARN
ARN de transferencia
Los ARNt constituyen aproximadamente el 15% del ARN celular total. Aunque se sintetizan en el núcleo, los ARNt son elaborados rápidamente y utilizados en el citoplasma. Entre las funciones del ARNt, destaca el transporte de aminoácidos a los polirribosomas (complejo ribosomas · ARNm), así como la traducción del código genético del ARNm. Los tres nucleótidos de la región del bucle de anticodón de ARNt se unen a tripletes complementarios de nucleótidos del ARNm. Según esto, los ARNt van a tener dos centros activos primarios: el -CCAOH, extremo 3´-hidroxilo, al que se van a unir covalentemente aminoácidos específicos, y el triplete anticodón. Éstos centros van a ser los responsables de la conversión de la información codificada en la secuencia de un ácido nucleico (ADN o ARNm) en secuencia de proteínas durante la traducción.
En una célula cualquiera, existen alrededor de 56 variedades diferentes de ARNt, teniendo cada uno de los ARNt tripletes anticodón diferentes. A menudo, hay más de un ARNt para un aminoácido determinado, pudiéndose definir éstos ARNt como ARNt isoaceptores. Por ejemplo, un ARNt que es portador de tirosina, figuraría como ARNtTyr.
ARN ribosómico
Los ARNr constituyen el 80% del ARN celular total y tienen la propiedad de que son metabólicamente estables. Ésta estabilidad, indispensable para el funcionamiento repetido del ribosoma, está incrementada por su estrecha relación con las proteínas ribosómicas. Existen proteínas que se unen directamente a los ARNr durante la fase de transcripción.
Los ribosomas citoplasmáticos eucarióticos están constituidos por cuatro moléculas de ARN y de 70 a 80 proteínas, que se encuentran divididos entre las dos subunidades ribosómicas:
- Subunidad pequeña. Partícula 40S. Contiene un ARNr 18S y el 55% de las proteínas.
- Subunidad grande. Partícula 60S. Contiene los restantes ARNr: el 28S ARNr, el 5,8S ARNr y el ARNr más pequeño, 5S, así como las restantes proteínas.
ARN mensajero
Los ARNm se caracterizan por ser los portadores directos de la información genética desde el núcleo a los ribosomas citoplasmáticos.
En el caso de los ARNm eucarióticos, cada ARNm contiene información sólo para una cadena polipeptídica, de ahí que se hayan designado monocistrónicos, mientras que en los procariotas, el ARNm puede existir en forma de moléculas policistrónicas.
El fenotipo y la funcionalidad de una célula van a depender directamente del contenido citoplasmático de ARNm. En concreto, en las células que muestran una síntesis proteica muy activa, como es el caso de las células pancreáticas, el cociente ADN/ARN que se presenta es muy bajo debido a la presencia de grandes cantidades de ARNm y ARNr. Sin embargo, en las células que presentan tasas bajas de síntesis proteica, tales como las células musculares, el cociente de ADN/ARN sería mucho más elevado, ya que no necesitan grandes de ARNm y ribosomas.
En el citoplasma, los ARNm van a tener una duración relativamente corta, determinada, en parte, por las necesidades concretas de la célula. Se ha observado que algunos ARNm son sintetizados y almacenados en un estado inactivo o latente en el citoplasma, preparados para dar una respuesta rápida en la síntesis proteica.
Los ARNm eucarióticos tienen la particularidad de que poseen rasgos estructurales únicos que no están presentes ni en el ARNr ni en el ARNt; éstos rasgos van a ser muy importantes para el adecuado funcionamiento del ARNm.
Debido a que la información dentro del ARNm se encuentra en la secuencia lineal de los nucleótidos, se hace necesario la completa integridad de dicha secuencia, de tal modo que cualquier pérdida o cambio de nucleótidos podría producir una alteración en la proteína que se está traduciendo.
Estructuralmente, comenzando a partir del extremo 5´, existe una base metilada invertida unida mediante enlaces 5´-fosfato-5´-fosfato en lugar de los enlaces 3´, 5´fosfodiéster internucleotídicos habituales entre ribosomas adyacentes. Ésta estructura, que se ha denominado casquete, es una guanosina 5´-trifosfato metilada en el nitrógeno número 7.
El casquete está unido al primer nucleótido transcrito, normalmente una purina, metilado en el 2´-OH de la ribosa. A continuación, el casquete tiene una secuencia que no se traduce que se conoce como conductora en el lado 5´ de la región codificante.
Seguidamente a la secuencia conductora, se encuentra la secuencia o codón de iniciación, generalmente AUG, y a continuación el mensaje que se ha de traducir o región codificante de la molécula. Al final de la secuencia codificante, se encuentra una secuencia de finalización que señala el fin del péptido naciente y la liberación del ribosoma. Le sigue una segunda secuencia no traducida o remolque que termina con una serie de ácidos adenílicos, denominada cola de poli (A) que constituye el extremo 3´del ARNm.
Transcripción
La transcripción es el proceso a través del cual se forma el ARNma partir de la información del ADN con la finalidad de sintetizar proteínas. El ADN, presenta dos cadenas de polinucleótidos. En la síntesis o transcripción del ADN participa una de sus cadenas, que recibe el nombre de cadena molde, mientras que la otra cadena se le denomina complementaria.
La transcripción se inicia cuando el ADN se abre por efecto de la enzima ARN polimerasa (ARNpol) dejando libre al ADN molde e iniciando el proceso de alargamiento del ARNm, mediante la complementariedad con la cadena molde del ADN: donde va la “A” se coloca la “T”, donde va la “T” se coloca la “U”, donde va la “G” se coloca la “C” y donde va la “C” se coloca la “G”.
En el ADN existen secuencias específicas que indican al ARNpol donde termina la lectura del gen y provocan la culminación de la síntesis del ARNm. El primer triplete de bases del ADN que codifica el primer aminoácido del GEN (esto lo realiza en el siguiente paso denominado TRADUCCIÓN) es TAC, por lo que el primer codón del ARNmes AUG. Los tripletes de bases de terminación presentes al final de cada gen son ATT, ATC ó ACT.
