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