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ARN: TRANSCRIPCIÓN, MADURACIÓN Y METABOLISMO
En este resumen se expondrá:
Transcripción del ARN. Etapas Tipos de ARN polimerasa Maduración del ARN. Etapas
Maduración del ARNr y sintesis de ribosomas Maduración del ARNt Metabolsimo del ARN maduro
I. INTRODUCCIÓN
Como se sabe, el ADN (ácido desoxirribonucleico) contiene genes , que es todo el material genético necesario para la elaboración de los complejos, proteínas y demás biomoléculas esenciales para la vida de la célula y, por lo tanto, del organismo.
Otro punto importante es que la gran mayoría de las proteínas y complejos se fabrican fuera del núcleo, es decir de manera extranuclear y todo gracias a la información contenida en el ADN. Pero éste, no es capaz de salir del núcleo. Por esto necesitamos el ARN.
El ARN ( ácido ribonucleico ) es la información de ADN que puede salir del núcleo celular para, a través de su secuencia de nucleótidos, formar proteínas en el citoplasma (material fuera del núcleo).
Expliquemos este proceso. II. TRANSCRIPCIÓN DEL ARN
El proceso mediante el cual la célula transforma la información de un gen en un elemento funcional se denomina expresión génica. El primer paso en la expresión de un gen es la síntesis de una molécula de ARN. Ésta es la transcripción y solo tiene lugar en las regiones de ADN donde se encuentren los genes.
Esto contrasta con la replicación, proceso en el cual interviene la secuencia completa de ADN.
Las funciones que debe desempeñar una célula, así como las condiciones ambientales en las que se encuentra, van a determinar qué genes se expresan en un momento dado; por ello, la transcripción de un gen está sometida a un estricto control. Este control se lleva a cabo a través de secuencias reguladoras denominadas promotores , los cuales se localizan al comienzo del gen.
1. INICIACIÓN.
Para comenzar la transcripción de un gen, la ARN polimerasa se une al ADN del gen en el promotor. Básicamente, el promotor comunica a la polimerasa donde empezar a transcribir sobre el ADN.
En la mayor parte de los promotores, la secuencia de reconocimiento / consenso , y la más frecuente de encontrar, es la CAJA TATA. De unirse el factor de transcripción basal TFIID mediante la proteínas de unión a TATA, la TBP. Posteriormente se reclutan otros factores de transcripción basales como TFIIA, TFIIB, TFIIF, etc. y la ARN polimerasa en el inicio el gen.
2. ELONGACIÓN
Una vez colocada la ARN polimerasa en su posición sobre el promotor, es fosforilada y se desprende de los factores de iniciación y pueda entonces comenzar la elongación. Este proceso permite que la hebra de ARN, gracias también a factores de elongación, se alargue al agregársele nuevos nucleótidos.
Durante la elongación, la ARN polimerasa “camina” sobre una de las hebras del ADN conocida como hebra molde en dirección 3´5´. Por cada nucleótido en la hebra molde, la polimerasa agrega un nucleótido de ARN correspondiente (complementario), cambiando timina por uracilo, al extremo 3´ de la hebra de ARN. La velocidad de elongación es aproximadamente de 20 a 50 pares de bases por segundo, siendo la taza de error muy elevada debido a la ausencia de actividad correctora.
3. TERMINACIÓN
La ARN polimerasa seguirá transcribiendo hasta que reciba la señal para detenerse. Este paso es la terminación.
El mecanismo de terminación se ha estudiado intensamente en procariotas, donde se conocen secuencias y factores que participan en la parada de la elongación y liberación de la maquinaria de la transcripción.
III. TIPOS DE ARN.
Entre las funciones desempeñadas por las moléculas de ARN destacan las relacionadas con la transmisión de la información génica entre el ADN y las proteínas. En ella intervienen distintos tipos de ARN, siendo los principales:
- ARN mensajero (ARNm): transporta la información contenida en el ADN desde el núcleo hasta los ribosomas , los orgánulos celulares donde se produce la síntesis de las cadenas polipeptídicas (las proteínas).
- ARN ribosómico (ARNr): Es el tipo de ARN más abundante. Forma parte de la estructura de los ribosomas.
Secuencia consenso, caja TATA
sino que es añadida al transcrito de ARN mediante la acción de una endonucleasa y el complejo enzimático de la poliadenilato polimerasa que se encarga de añadir los nucleótidos de adenina sin necesidad de un molde.
Esta estructura protege y resguarda al ARNm de la degradación y participa en su transporte al citoplasma.
V. MADURACIÓN DEL ARNr Y SINTESIS DE LOS RIBOSOMAS
Los transcritos primarios de ARNr también necesitan ser sometidos a diversas modificaciones químicas para dar lugar a los ARNr maduros. Este proceso tiene lugar en el nucléolo. Los transcritos de 45 S son cortados, empalmados y modificados por las snRNP, las cuales se encuentran principalmente en el CFD ( componente fibrilar denso ) mientras que en el CG ( componente granular ), que rodea a los CF ( centro fibrilar ) y a los CFD, se encuentran diversas partículas ribosómicas en distintas etapas de maduración.
El ensamblaje y la actividad de los componentes que modifican el ARN prerribosómico es cotranscripcional.
El 80% del ARN que se sintetiza en una célula en interfase es ARNr
Los ARNr que forman los ribosomas 80 S son los siguientes:
- La subunidad menor 40 S y con un único ARNr de 18 S y unas 30 proteínas.
- La subunidad mayor 60 S y contiene 3 ARNr (de 28 s, 5.8 s, 5 s) y alrededor de 45 proteínas. VI. MADURACIÓN DEL ARNt
Las células contienen unos 40 a 50 tipos de ARNt que se transcriben a partir de genes repartidos a lo largo de todo el genoma.
En el procesamiento de ARNt participan algunas ribozimas , como la ARNasa P que elimina secuencias de ARN en el extremo 5´. También se
pueden dar la eliminación de intrones por acción de determinadas endonucleasas. Además, se añade el trinucleótido CCA en el extremo 3´. Esta estructura es esencial para la traducción, ya que es el lugar de unión del aminoácido entrante. La adición del trinucleótido es llevada a cabo por la ARNt nucleotidiltransferasa
VII. METABOLISMO DEL ARN MADURO
- Transporte de ARN del núcleo al citoplasma
Los ARN maduros llevan a cabo sus funciones en el citosol. Por ello, tras el proceso de maduración, el ARN activo debe ser transportado fuera del núcleo. En general, los ARN forman complejos de ribonucleoproteínas y son trasladados al citoplasma a través de los poros nucleares.
- Estabilidad y degradación del ARN. Cada molécula de ARN tiene una vida media relativamente corta, en claro contraste con la gran estabilidad del ADN. El ARN tiene funciones más concretas en el tiempo y, tras su eliminación, puede ser nuevamente reemplazada si vuelve a ser necesaria.
Las células disponen de sistemas de reconocimiento para la degradación inmediata de las moléculas de ARN defectuosas que tiene lugar en el citoplasma y es llevada a cabo por ribonucleasas que liberan nucleótidos que pueden ser reutilizados para la síntesis de nuevos ácidos nucleicos.
Existen grandes diferencias de estabilidad entre las moléculas de ARN: algunas de unos pocos minutos y otros de varios días.
