Conoce el proceso molecular de formación de ARN a partir de un molde de ADN como primer paso en la decodificación de la información genética.
Para comprender la transcripción del ADN como el primer paso en la decodificación y expresión de la información genética, es necesario comentar algunos aspectos previos sobre un ácido nucleico más simple que el ADN, el cual actúa como intermediario molecular entre este y su producto de expresión, las proteínas. Esta molécula es el ácido ribonucleico. Descubierto en 1920, el ácido ribonucleico (ARN) es una biomolécula muy abundante en células que se encuentran en activo proceso de formación de proteínas. Su estructura básica (nucleótido de ARN) incluye una molécula de azúcar (ribosa), un grupo fosfato y una base nitrogenada que puede ser de tipo adenina (A), guanina (G), citosina (C) y uracilo (U) en vez de la timina del ADN. Al contrario del ADN, el ARN posee solo una hebra, la cual puede sobre enrollarse sobre sí misma según segmentos de complementariedad parcial, constituyendo estructuras secundarias del ARN que tendrán algunas implicancias en los procesos enzimáticos descritos más adelante.
Mediante un experimento, denominado pulso y caza, se descubrió que el ARN era un intermediario simple entre el ADN y los ribosomas de una célula, los cuáles son los responsables de sintetizar proteínas. Este experimento permitió establecer que el ARN lleva la misma información que está contenida en el ADN, pero en un lenguaje molecular mucho más simple y de fácil lectura para la célula. El experimento consistió a grandes rasgos en hacer crecer una célula en un medio de cultivo enriquecido con precursores radiactivos de ARN (uracilo fundamentalmente), a los cuales se realizó un seguimiento. En un primer tiempo observado estos se encontraban al interior del núcleo celular, de modo que se dedujo que el ARN se forma y encuentra dentro del núcleo de las células eucariontes, y luego en un segundo tiempo observado se evidenció que el ARN se encontraba fuera del núcleo, asociado a ribosomas, de modo que se concluyó que esta biomolécula es capaz de movilizar la información genética hasta los ribosomas para que allí estos “lean” la información genética y la codifiquen en productos proteicos.
Proceso enzimático de la transcripción.
El proceso molecular de transcribir la información genética contenida en el ADN al lenguaje molecular simple del ADN está mediado por varias enzimas y ocurre en células eucariontes dentro del núcleo celular. En las células procariontes, al no existir núcleo ocurre en el citoplasma, y en la medida que se va formando el ARN, este es leído de inmediato por los ribosomas, lo que no ocurre en eucariontes. El proceso molecular de la transcripción del ADN ocurre de la siguiente manera:
- El ADN compactado (altamente enrollado a proteínas de tipo histonas), se descondensa, liberándose de ellas.
- Las enzimas helicasa y girasa cortan los puentes de hidrógeno entre bases nitrogenadas de una hebra y otra del ADN, y evitan que las hebras recién separadas se enreden, respectivamente.
- Distintas proteínas, llamadas de manera general factores de transcripción, se unen a un sitio del ADN rico en adenina y timina, llamado caja TATA (promotor de la transcripción), el cual se encuentra varios pares de bases alejada del sitio que se transcribirá (en eucariontes, aproximadamente unas 25 pares de bases antes del inicio de transcripción, o “río arriba”).
- Solo después de la unión de los factores de transcripción a la caja TATA, la enzima ARN polimerasa II reconoce un sitio de inicio con las bases TAC, y comienza la transcripción a partir de una hebra molde con sentido 3’ -> 5’ (ya que la ARN-pol II solo opera en sentido 5’ -> 3’). La otra hebra de ADN no se transcribe.
- La transcripción continúa hasta encontrar una secuencia de término (ATT, ACT, ATC) que es reconocida por una proteína llamada rho (ρ), la cual separa a la ARN-pol II del ADN (terminación dependiente de rho ), o hasta encontrar un giro (loop) que desestabiliza la unión entre el ADN y el ARN durante la transcripción (terminación directa, independiente de rho).
- El producto de la transcripción de una hebra de ADN es llamado transcripto primario, y está formado por una serie de “tripletes” de bases llamados codones. Así, por ejemplo, un transcripto primario de ARN de 30 bases nitrogenadas poseerá 10 tripletes entre codones.
- Terminada la transcripción, se agrega al transcripto una caperuza en el extremo 5’ (capping) y una cola poli-A en el extremo 3’ (poliadenilación), con el fin de proteger al transcripto de ARN una vez haya salido del núcleo al citoplasma. Este proceso es conocido como maduración del transcripto primario.
- Luego de la maduración, sobreviene la eliminación de sectores que no codifican para aminoácidos (intrones), y mantenimiento exclusivo de los codones que codifican para aminoácidos (exones). Este proceso es denominado splicing del transcripto primario.
