La transcripción

·Es la síntesis de ARN tomando como molde el ADN, y significa el paso de la información contenida en el ADN hacia el ARN (tiene una única hebra).

·Requiere el aporte de energía y la célula aprovecha la que se genera por la eliminación y degradación del grupo pirofosfato de cada nucleótido que se va agregando.

·Se realiza en el sentido 5’à3’.

·La cadena transcrita se llama codificadora y la cadena de ADN que no se transcribe se denomina estabilizadora.

Transcripción en procariotas

En la E. coli, se lleva a cabo por una ARN polimerasa formada por varios polipéptidos: dos α (pequeños), uno β y otro β’ (grandes). Además, posee el factor σ (sigma), necesario para iniciar la transcripción, aunque una vez iniciada se libera.

Iniciación

En el ADN existen las promotoras, unas secuencias donde se inicia la transcripción. El factor σ es el responsable de que la enzima reconozca al promotor y se una a él. A continuación se separan las dos cadenas y se inicia la transcripción.

La actividad de los promotores puede modificarse y pueden ser estimuladores (aumentan la tasa de transcripción) o atenuadores (disminuyen la tasa de transcripción).

Elongación

Una vez iniciada la transcripción, el factor sigma se suelta y el núcleo central de la ARN polimerasa comienza a sintetizar el ARN en el sentido 5’à3’.

Terminación

Puede deberse a:

• Unas secuencias terminadoras que forman un lazo en el ARN, que es una señal para que la ARN polimerasa se separe del ADN y termine la transcripción.
• El factor proteico rho (ρ), que reconoce una secuencia específica del ARN y se une a ella para tirar del ARN y soltarlo de la ARN polimerasa.

En procariotas los ARNm son policistrónicos, es decir, un solo ARNm contiene información para la síntesis de varios polipéptidos distintos.

Transcripción en eucariotas

En eucariotas intervienen distintos tipos de ARN:

• ARN polimerasa I. Fabrica los precursores del ARN ribosómico (ARNr).
• ARN polimerasa II. Produce ARN heterogéneo nuclear (ARNhn), que es el precursor de los ARN mensajeros (ARNm).
• ARN polimerasa III. Sintetiza los precursores de los ARN transferentes (ARNt) y el ARN 5S de la subunidad grande de los ribosomas.

Además, la transcripción en eucariotas depende de la presencia de diversos factores:

• Factores basales. Son necesarios para el comienzo de la síntesis de ARN.
• Factores no inducibles. Se unen a cualquier promotor que contenga las secuencias que ellos reconocen. Son genes que se expresan siempre, como los genes encargados del metabolismo básico de la célula (respiración celular).
• Factores inducibles. Se sintetizan en determinados momentos del desarrollo y controlan la transcripción de genes específicos, que codifican la información para enzimas o proteínas determinados.

En eucariotas los ARNm son monocistrónicos, es decir, un solo ARNm contiene información para sintetizar un solo polipéptido.

Maduración del ARN en eucariotas

Se debe dar el procesamiento del ARNhn, precursor del ARNm.

• Se adiciona en el extremo 5’ del ARNhn una caperuza de metilguanosina que evita su degradación por las enzimas (específicas) antes de que pueda transmitir la información al ribosoma y es reconocida por éste para iniciar la traducción.
• Se adiciona en el extremo 3’ del ARNhn una cola de poliadeninas.
• Se eliminan los intrones, que no contienen información, quedando así los exones, que sí que la contienen.

En diferentes tejidos de un mismo individuo, o en el mismo tejido en diferentes momentos del desarrollo, se puede producir un procesamiento distinto del mismo ARNhn, dando lugar cada vez a un ARNm maduro diferente que origina un polipéptido distinto.

* Durante la transcripción no se van corrigiendo los errores porque no es tan grave como cometer un error en la replicación.

La traducción

La traducción es la síntesis de un polipéptido a partir de ARNm. También conocida como síntesis de proteínas, sucede en los ribosomas.

1 El código genético

Es la clave que relaciona una secuencia polinucleótida con una secuencia de aminoácidos.

Características

• Tres nucleótidos (triplete) del ARNm llamados codón determinan un aminoácido.
• Es degenerado. Hay más de un triplete para codificar un aminoácido.
• No tiene solapamientos, de manera que cada nucleótido solo pertenece a un triplete.
• No hay espacios en blanco entre los tripletes.
• Es universal, pues el mismo triplete codifica para el mismo aminoácido independientemente de la especie.
• Hay un triplete de iniciación, AUG, que codifica para formil-metionina.
• Existen tres codones de terminación (stop) que no codifican para ningún aminoácido.

Descubrimiento

En el descubrimiento del código genético participó Severo Ochoa, que aisló la enzima polirribonucleótido fosforilasa, capaz de sintetizar ARN in vitro sin necesidad de molde (ADN). Por ejemplo, a partir de un tipo de este tipo de ARN, el ARN sintético poli U, se sintetizó in vitro un polipéptido de fenilalanina. Se dedujo así que el triplete UUU codificaba para fenilalanina. Se hizo así con distintas combinaciones de nucleótidos hasta desarrollar el código genético.

2 Mecanismo de la traducción

Activación de los aminoácidos

Antes de la polimerización, es necesaria la activación de los aminoácidos, que consiste en la unión de cada aminoácido a su ARNt específico gracias a las enzimas aminoacil-ARNt-sintetasas y a la energía aportada por el ATP. Esta unión tiene lugar por el lado 3’ del ARNt. Esta enzima tiene tres lugares distintos de unión: uno para el reconocimiento específico del aminoácido, otro para el reconocimiento específico del ARNt, y otro para el ATP. Hay un aminoacil-ARNt-sintetasa diferente por cada ARNt.

Iniciación

• El ARNt iniciador reconoce el codón AUG del ARNm y transporta el aminoácido metionina, colocándose en la subunidad pequeña del ribosoma. El que realiza el reconocimiento del codón correspondiente del ARNm es el anticodón del ARNt.
• La subunidad pequeña del ribosoma se une al ARNm, apareando el ARNt iniciador al codón de iniciación AUG.
• Se une la subunidad grande, consumiendo la energía aportada por la hidrólisis del GTP. Esta subunidad tiene dos sitios: el P (peptidil) y el A (aminoacil). El sitio P es ocupado por el ARNt iniciador unido a la metionina. Así se forma el complejo de iniciación.

Elongación

A continuación se van añadiendo los aminoácidos según el orden correspondiente a los codones del ARNm. Se dan tres etapas que se repiten cíclicamente:

• Unión del aminoacil-ARNt correspondiente al codón del sitio A. Se hidroliza un GTP para proporcionar la energía necesaria.
• Formación del enlace peptídico. El primer enlace se forma entre la metionina del sitio P y el aminoácido del sitio A. Esta reacción es catalizada por una enzima situada en la subunidad grande del ribosoma. Se forma así el dipeptidil unido al sitio A, y el ARNt descargado queda en el sitio P.
• Transposición. El ribosoma se traslada al nuevo codón del ARNm y, simultáneamente, el peptidil-ARNt pasa del sitio A al sitio P. La energía necesaria la proporcionan GTP.

Terminación

• Está señalizada por uno de los tres codones especiales de terminación (stop) del ARNm.
• El polipeptidil-ARNt se separa del ribosoma y se provoca el desplazamiento del polipeptidil-ARNt desde el sitio A al P.