Transcripción: El Paso del ADN al ARN
La transcripción es el proceso mediante el cual se genera una secuencia de bases nitrogenadas de ARN mensajero (ARNm) a partir de una secuencia de bases nitrogenadas de un gen en el ADN. La información obtenida del ARNm se utiliza para sintetizar una cadena polipeptídica durante la traducción. Este proceso ocurre en el citoplasma en células eucariotas y en el núcleo en procariotas.
Requisitos para la Transcripción
- Una cadena de ADN que actúe como molde.
- Enzimas ARN-polimerasas.
- Ribonucleótidos trifosfato de A, G, C y U.
Transcripción en Procariotas
1. Iniciación
La ARN-polimerasa se une a los genes promotores para iniciar la transcripción. Estos genes son reconocidos por la enzima gracias a la alta cantidad de adeninas y timinas. El proceso comienza cuando se reconoce la secuencia TATATT.
2. Elongación
La ARN-polimerasa, unida al ADN, permite su desenrollamiento. La enzima recorre la hebra de ADN en sentido 3′ a 5′. La ARN-polimerasa selecciona el ribonucleótido trifosfato cuya base es complementaria a la de la cadena de ADN que actúa como molde y lo une, liberando un grupo pirofosfato. A medida que la enzima se desplaza, el ADN recupera su configuración de doble hélice.
3. Terminación
La ARN-polimerasa continúa añadiendo ribonucleótidos hasta que encuentra una señal de terminación, que es una secuencia palindrómica rica en bases de G y C, seguida por una secuencia TTTT…
4. Maduración
Los genes de los procariotas son continuos, por lo que no necesitan madurar, aunque se realiza una pequeña maduración para formar ARNt y ARNr.
Transcripción en Células Eucariotas
1. Iniciación
La ARN-polimerasa II también necesita genes promotores para unirse al ADN. El promotor está formado por una secuencia de T y A.
2. Elongación
Cuando se han transcrito bases del gen, al ARNm se le añade en el extremo 5′ una caperuza, formada por un metil-GTP. Esta caperuza protege al ARNm del ataque de las nucleasas y evita su degradación en el núcleo. Esta caperuza es reconocida por los ribosomas como lugar de inicio de la traducción. La cadena del ARNm continúa creciendo, transcribiéndose intrones y exones.
3. Terminación
La ARN-polimerasa II reconoce la secuencia de finalización TTATTT. Después, actúa la enzima poli-A polimerasa, que añade en el extremo 3′ del ARNm una «cola poli A» formada por nucleótidos de adenina.
4. Maduración
Los ARNm transcritos contienen intrones que deben ser eliminados. Esto se realiza mediante cortes entre los intrones y los exones.
Traducción: El Paso del ARN a las Proteínas
La traducción es el proceso por el cual la información transportada desde el núcleo por el ARNm es traducida, gracias al ARNt y ARNr, a una secuencia de aminoácidos (proteínas). La fase previa es la activación de los aminoácidos en forma de aminoacil-ARNt. La activación de un aminoácido requiere la presencia de una molécula de ATP y de una enzima específica para cada aminoácido. En la reacción de activación, el ATP libera un grupo pirofosfato. El complejo aminoácido-ARNt unido se llama complejo de transferencia y es la forma en que los aminoácidos se transportan y se unen para formar las cadenas de proteínas.
Etapas de la Traducción
En las tres etapas intervienen complejos formados por ARNt, ribosomas y ARNm.
1. Iniciación
Se necesita el triplete iniciador AUG y la caperuza de metil-GTP del ARNm. La traducción comienza por el triplete AUG próximo a la caperuza y no tiene lugar si no está el codón AUG. Por tanto, la metionina es siempre el primer aminoácido de la cadena polipeptídica y se elimina al final del proceso. Con la energía que produce la hidrólisis del metil-GTP, la subunidad menor del ribosoma se une al ARNm en la zona próxima a la caperuza y forma el complejo de iniciación. A continuación, se coloca el ARNt iniciador, que está cargado con el aminoácido metionina y presenta el anticodón complementario al AUG. Por eso, todas las proteínas recién sintetizadas tienen metionina en su extremo N-terminal. Al final, la subunidad mayor del ribosoma se acopla con el complejo de iniciación para formar un ribosoma completo dotado de dos sitios de fijación: el sitio P (queda ocupado por el ARNt-met) y el sitio A (está libre para recibir a un segundo ARNt cargado con sus correspondientes aminoácidos). Todos estos procesos están catalizados por los factores de iniciación.
2. Elongación
Es el crecimiento de la cadena polipeptídica. En la primera fase, el sitio P está ocupado por el ARNt-met, y el sitio A, que está vacío, se introduce otro ARNt cargado con su correspondiente aminoácido, cuyo anticodón es complementario al triplete siguiente al AUG. En la segunda fase, la metionina, que está unida por su grupo carboxilo al ARNt, rompe este enlace y se une, mediante enlace peptídico, al grupo amino del siguiente aminoácido, que a su vez está enlazado a su ARNt. El resultado es la formación de un dipéptido alojado en el sitio A. En la tercera fase, el ribosoma se desplaza tres nucleótidos en sentido 5′ a 3′ a lo largo del ARNm, lo que provoca la expulsión del ARNt de la metionina del sitio P. El dipéptidil-ARNt pasa del sitio A al P, con lo que se restablece la situación de la primera fase y se inicia otro ciclo de elongación. Este proceso es catalizado por los factores de elongación y requiere gasto de GTP.
3. Terminación
La síntesis de la cadena polipeptídica se detiene cuando aparece en el sitio A uno de los tres codones de terminación en el ARNm. El factor proteico de terminación se une al codón de terminación e impide que algún complejo de transferencia se aloje en el sitio A. Al desplazarse el ribosoma, quedan libres el extremo C-terminal de la proteína y la proteína, que termina así su síntesis. Si un ARNm es largo, puede estar siendo leído a la vez por varios ribosomas. Cuando esto pasa, se forma una estructura llamada polisoma.