TRANSCRIPCION DEL ADN

TRANSCRIPCION DEL ADN
SINONIMOS: copia de ADN, síntesis de ARN
Dijimos que en el ADN está guardada toda la información que le permite a la célula
llevar a cabo sus funciones, pues bien, esa información está ubicada en diferentes
segmentos o secuencias de nucleótidos de cada molécula de ADN que reciben el
nombre de genes, por eso los genes se definen como sectores funcionales del ADN o
lo que es lo mismo secuencias de nucleótidos que codifican para una proteína. Cada
uno de los genes están constituidos por miles de nucleótidos sucesivos, todos de
diferente longitud (entre 500 a 10.000), en los cuales identificamos además de sus
sectores codificadores, una secuencia inicial llamada promotora o secuencia
promotora y una de terminación o señal de terminación, mientras en el resto existen
secuencias reguladoras que pueden actuar como amplificadores o inhibidores
(relacionados con la velocidad de la transcripción).
Las proteínas son polímeros constituidos por aminoácidos (en adelante AA) dispuestos
en diferentes combinaciones. Los humanos tenemos 20 variedades de AA, cuyas
combinaciones dan origen a las mas de 100 mil distintas proteínas que constituyen
nuestro organismo (estructurales, enzimas, hormonas, etc). Si cada uno de los
nucleótidos que forman el ADN codificaran para un AA, solo podría hacerlo para 4 AA,
ya que son de 4 tipos: nucleótido de adenina, nucleótido de timina, nucleótido de
guanina y nucleótido de citosina. Si los combináramos de a dos, tampoco alcanzaría ya
que 4x4 =16, por lo tanto la célula lo resuelve combinándolos de a tres, 4x4x4 = 64, con
lo cual inferimos que cada aminoácido tiene diferentes combinaciones que lo
codifican, o en otras palabras, cada uno de los 20 aminoácidos tiene diferentes
recetas. Solo la metionina y el triptófano son especificados por un solo codón.
Las combinaciones de los tripletes se denominan codón, de ahí que definimos un
codón como un triplete de nucleótidos que codifica un AA.
Se denomina código genético a la totalidad de los codones, es decir a los 64, de los
cuales 61 codifican AA y 3 son señales de terminación.
En la siguiente tabla se pueden leer las diferentes combinaciones que corresponden a
cada uno de los aminoácidos asi como los codones que indican la terminación de la
síntesis de cada proteína.
CODON
AMINOACIDO
CODON
AMINOACIDO
UUA
Leucina
UAU
Tirosina
UUG
Leucina
UAC
Tirosina
CUU
Leucina
UAA
Terminación
CUC
Leucina
UAG
Terminación
CUA
Leucina
UGA
Terminación
CUG
Leucina
CAU
Histidina
AUU
Isoleucina
CAC
Histidina
AUC
Isoleucina
CAA
Glutamina
AUA
Isoleucina
CAG
Glutamina
GUU
Valina
AAU
Asparagina
GUC
Valina
AAC
Asparagina
GUA
Valina
AAA
Lisina
GUG
Valina
AAG
Lisina
UCU
Serina
GAU
Ácido Aspartico
UCC
Serina
GAC
Ácido Aspartico
UCA
Serina
GAA
Ácido Glutamico
UCG
Serina
GAG
Ácido Glutamico
AGU
Serina
UGU
Cisteina
AGC
Serina
UGC
Cisteina
CCU
Prolina
UGG
Triptofano
CCC
Prolina
CGU
Arginina
CCA
Prolina
CGC
Arginina
CCG
Prolina
CGA
Arginina
ACU
Treonina
CGG
Arginina
ACC
Treonina
AGA
Arginina
ACA
Treonina
AGG
Arginina
ACG
Treonina
UUU
Fenilalanina
GCU
Alanina
UUC
Fenilalanina
GCC
Alanina
GGU
Glicina
GCA
Alanina
GGC
Glicina
GCC
Alanina
GGA
Glicina
AUG
Metionina
GGG
Glicina
En cambio, la totalidad de la información genética se denomina genoma, en los
humanos el genoma contiene más de 100 mil genes.
Hemos visto que en el citoplasma, el RER y los ribosomas libres sintetizan todas las
proteínas destinadas a la propia célula o secretadas al exterior, pues bien, para poder
realizar esta función requieren del código, la receta, la fórmula de la combinación o el
ordenamiento de los diferentes AA que constituyen cada proteína, la cual está
contenida en el ADN que se encuentra en el núcleo. Por eso es necesaria una molécula
intermediaria que copie el mensaje del ADN y la lleve al citoplasma, esa molécula es un
ARNm cuya función es precisamente transcribir, copiar un gen y llevarlo al citoplasma
para construir una proteína.
La transcripción o copia del ADN es la síntesis de ARN sobre la base de moldes de ADN
y es mediada por la enzima ARN polimerasa que lo hace sobre una sola cadena del
ADN: la que tiene dirección 3´- 5´, por lo tanto agrega los nucleótidos en forma
continua y la ARN polimerasa abre y desenrolla la cadena en una región promotora del
gen, a medida que va agregando los nucleótidos, las cadenas del ADN se van cerrando
por detrás, hasta que llega a una secuencia de terminación donde separa la nueva
molécula de ARNm y se cierra el ADN. Esta nueva molécula es complementaria y
antiparalela a la cadena molde de ADN solo que reemplaza la timina por el uracilo.
Esta molécula recién sintetizada de ARNm se llama transcripto primario, la cual sufrirá
una serie de modificaciones que le permitirán pasar al citoplasma. Por un lado deberá
eliminar los sectores que no tienen información, llamados intrones, y ensamblar los
exones que son las secuencias que codifican para AA. Este le permite acortar la
molécula y por otro lado debe estabilizar sus extremos para que no sean atacados por
endonucleasas (enzimas nucleares). Para ello agrega un capuchón CAP en el extremo
5´, el cual es una metil guanosina y en el extremo 3´, coloca una cola de adeninas o Poli
A Ambas modificaciones reciben el nombre de procesamiento del ARNm, cuyo
resultado es un
ARNm maduro,
capaz de pasar
al citoplasma
con
la
información
copiada
del
ADN.
TRADUCCION DEL ADN O SINTESIS DE PROTEINAS
En este proceso intervienen los 3 tipos de ARN, vimos que el ARNm tiene la
información para sintetizar cada proteína, el ARNt es el encargado de transferir,
acarrear los AA en la sucesión que le
indica el ARNm y el ARNr es el
encargado de ensamblar esos AA para
construir la proteína.
El ARNr se copia en el nucléolo y está
constituido por dos subunidades que
pasan en forma separada al citoplasma
y se ensamblan para sintetizar las
proteínas: una subunidad menor
constituida por 1 molécula de ARN
mas 33 proteínas y una subunidad
mayor compuesta por 3 moléculas de
ARN más 45 moléculas de proteínas.
El ARNt se copia en el núcleo y pasa al
citoplasma, existen por lo menos una
ARNt para cada AA, la molécula tiene
la particularidad de estar plegada
porque en algunos sectores sus bases
se aparean y le dan la forma de una
hoja de trébol, en el pliegue central
tiene un triplete de nucleótidos llamado anticodón que lee y complementa cada codón
del ARNm transportando el AA correspondiente a ese código en su extremo 3´. Por
ejemplo, la secuencia AUC de un codón del ARNm atrae el ARNt con el anticodón UAG.
La traducción comienza con la formación del complejo de iniciación constituido por la
subunidad menor del ARNr, el ARNm y el ARNt. En esta etapa es removido el capuchón
del ARNm y la subunidad menor se desliza hasta el codón de iniciación AUG que es el
primero que se traduce. Esta subunidad menor tiene dos sitios llamados P (de peptidil)
y A (de aminocil), en el sitio P se acomoda el ARNt con el anticodón complementario al
codón de iniciación (UAC) que corresponde al AA metionina, y luego se agrega la
subunidad mayor que posee un túnel por el que sale la cadena polipeptídica (proteína)
a medida que se sintetiza. Todo este proceso es mediado por proteínas citosólicas
llamadas factores de iniciación.
Luego sigue la etapa de alargamiento en la que al sitio A llega el 2º ARNt
complementario del 2º codón del ARNm con su AA correspondiente, el que al ubicarse
al lado de la metionina, ésta se desacopla del ARNt y se une por unión peptídica al 2º
AA, unión catalizada por la subunidad mayor del ribosoma. Al mismo tiempo el primer
ARNt es desalojado del sitio P y el ribosoma se desplaza hacia el 3º codón, mientras
que el ARNt que ocupaba el sitio A se corre al sitio P, dejando libre A para el ingreso
del 3º ARNt complementario del 3º codón del ARNm con su respectivo AA. El 2º AA se
desacopla de su ARNt y se une al 3º AA, unión catalizada por la subunidad mayor y el
2º ARNt abandona el sitio P, mientras el ribosoma se desliza hacia el 4º codón y el 3º
ARNt pasa al sitio P dejando libre el sitio A para recibir al 4º ARNt con el AA
correspondiente al 4º codón del ARNm. Así el proceso se repite a lo largo de la cadena
del ARNm, también mediado por factores de elongación.
La tercera etapa de terminación concluye cuando al sitio A ingresa un codón de
terminación (UAA, UGA o UAG) que no tiene su correspondiente AA y al cual ingresa
un factor de terminación, concluyendo la síntesis de la proteína.
Una vez finalizada la traducción el ARNm queda libre para ser leído nuevamente, pero
también ocurre que antes de finalizar la síntesis de la proteína, en el codón de
iniciación se acomoda un nuevo ribosoma y comienza una nueva síntesis de proteína.
Esto se repite varias veces de modo que puede verse una molécula de ARNm con
varios ribosomas sintetizando la proteína, este complejo constituye los polirribosomas
o polisomas.
Bibliografía:
De Robertis –Hib Biología Celular y Molecular
Junqueira - Biología Celular y Molecular
Imágenes de distintas fuentes de Internet.
Chemedia - El portal de la ciencia y la técnica