15.2. EL FLUJO DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA. LA

15.2. EL FLUJO DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA. LA TRANSCRIPCIÓN
La función de los genes supone la conservación y el almacenamiento, la transmisión,
y la expresión y regulación de la información genética. De forma esquemática y como refuerzo a los contenidos del libro, te mostramos cómo es el flujo de la información genética en una célula eucariótica.
La transcripción consiste en la formación o síntesis de una molécula de ARN complementaria de un fragmento de una de las cadenas de ADN. Como ampliación de
los contenidos del libro de texto puedes observar, en el segundo subepígrafe, la formación de los aminoacil ARNt.
Una de las fases de la transcripción es la maduración o transformación del ARN
transcrito, en el último subepígrafe se muestra los reordenamientos génicos en la
maduración de los genes de los anticuerpos.
Flujo de la información genética
Los descubrimientos de la década de 1950 y su posterior confirmación llevaron a los
biólogos a resumir la función de estas moléculas en lo que se dio en llamar nada
menos que el dogma central de la biología molecular. Aunque la ciencia no es dada
a dogmas, la trascendencia de lo que se revelaba hacía caer en esta tentación.
El ADN es el portador de la información genética. Es, por lo tanto, una molécula que
almacena la información que se transmite de una célula a otra de generación en generación. Está protegido en el núcleo en las células eucarióticas y en las procarióticas se encuentra en el protoplasma. ¿Cómo se expresa esta información?
El ARN mensajero es una copia parcial del ADN y una vez fuera del núcleo se traducirá, gracias a los ARNr y ARNt, a un lenguaje de aminoácidos. Dicho de otro modo,
en el ADN se encuentra la información para producir todas las proteínas que componen la célula. Si tenemos en cuenta que todos los enzimas son proteínas y que los
enzimas son las moléculas responsables de todas las reacciones químicas que tienen
lugar en la célula, nos aproximamos a la trascendencia de la función de los ácidos
nucleicos.
Los genes están compuestos de ADN. Están “escritos” en un lenguaje de nucleótidos.
En la célula esta lengua de almacenamiento y reproducción se traduce a un lenguaje de aminoácidos. La traducción se hace por medio del código genético, o equivalencia entre tripletes de nucleótidos –bases– y un aminoácido. El orden de bases corresponde inequívocamente a un orden de aminoácidos –secuencia–. Si tenemos en
cuenta que la estructura y función de las proteínas están determinadas en último extremo por su secuencia aminoácida, podemos comprender que en los genes “están
escritas” las funciones celulares.
Mientras se disfrutaba del enunciado de la gran ley de la biología molecular, empezaron a surgir nuevas preguntas de difícil respuesta y excepciones que, si bien no
empañaban el hallazgo, abrían nuevos retos aún sin resolver completamente. Se
describieron virus que solo contenían ARN. Esta excepción obtuvo rápida respuesta
con el descubrimiento de un enzima, la transcriptasa inversa, que devolvía el ADN a
su posición de desencadenante del proceso. El enzima cataliza la formación de ADN
Unidad 15. Expresión de la información genética
(a partir del ARN del virus) que da lugar a los ARNm para su traducción. También se
ha observado traducción directa del ARN viral, como si se tratara de ARN mensajero,
en virus vegetales.
Replicación
Un problema que plantea el modelo general descrito es la diferenciación celular. En
efecto, todas las células de un organismo pluricelular tienen la misma información
genética. ¿Cómo es posible que haya tejidos tan diferentes en estructura y función?
Parece claro que no se expresa toda la información genética contenida en la célula,
que no todos los genes se traducen. Estudios embriológicos, modelos de regulación
genética y otros mecanismos reguladores van arrojando luz poco a poco sobre uno
de los mayores retos de la biología actual.
ADN
Transcripción
Unidad 15. Expresión de la información genética
ARN m
Traducción
ARN t
Proteína
Síntesis de los aminoacil ARNt
Los aminoácidos se unen a los ARNt mediante un enlace covalente entre el ión carboxilo del aminoácido y un grupo hidroxilo de la ribosa del residuo de adenosina 3’
invariable del ARNt. Este apareamieno se consigue por la intervención de una serie
de enzimas denominados aminoacil ARNt sintetasas.
O
Adenosina
P P P
+
ATP
C
O
1
NH 3
CH
R
Aminoácido
P
Pi
Pirofosfato
O
Adenosina
C
P
O
C C C
P P
OH
OH
2
NH 3
CH
R
Aminoacil adenilato
AMP
tARN
C C C
P P
C C C
OH
O
C
CH
O
R
NH 3
3’- Aminoacil tARN
Unidad 15. Expresión de la información genética
P P
O
OH
C
CH
O
R
2’- Aminoacil tARN
NH 3
Maduración de los genes de los anticuerpos
Los anticuerpos son proteínas elaboradas por los sistemas inmunitarios de los vertebrados y colaboran en la defensa frente a los agentes infecciosos y otras sustancias
extrañas. La respuesta inmunitaria se produce al inyectar un antígeno, que da lugar a
varios anticuerpos muy específicos. Esta variedad se genera a través de la acción de
una serie de reordenamientos genéticos. que puedes observar en la siguiente ilustración.
ADN
V1
Secuencias
variables 1-300
V2
V3
Secuencias Secuencia
de unión 1-4 constante
V300 ±
J1 J2 J3 J4
Líderes
ADN de la
línea germinal
C
Espaciadoras
Recombinación con escisión
del ADN entre una secuencia
V y una secuencia J para formar
un gen de cadena ligera maduro
V1
ARN
V2
V3
V29 J 2 J 3 J 4
ADN en un clon
formador de anticuerpos
C
Transcripción
5’ V29 J 2 J 3 J 4
ARN transcrito
primario
C
3’
C
mARN
procesado
Eliminación de
secuencias entre
J2 y C
5’ V29 J 2
Proteína
Traducción
Polipéptido de
cadena ligera
Región Región
variable constante
Ensamblaje
Molécula de
anticuerpo
Unidad 15. Expresión de la información genética