5.5: Procesamiento de ARN
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Hasta el momento, hemos mirado el mecanismo por el cual la información en los genes (ADN) se transcribe en ARN. El ARN recién hecho, también conocido como transcripción primaria (el producto de la transcripción se conoce como transcripción) se procesa adicionalmente antes de que sea funcional. Tanto los procariotas como los eucariotas procesan sus ARN ribosómicos y de transferencia.
La principal diferencia en el procesamiento del ARN, sin embargo, entre procariotas y eucariotas, está en el procesamiento de los ARN mensajeros. Nos centraremos en el procesamiento de los ARNm en esta discusión. Recordarás que en las células bacterianas, el ARNm se traduce directamente ya que sale del molde de ADN. En las células eucariotas, la síntesis de ARN, que ocurre en el núcleo, se separa de la maquinaria de síntesis de proteínas, que se encuentra en el citoplasma. Además, los genes eucariotas tienen intrones, regiones no codificantes que interrumpen la secuencia codificante del gen. Por lo tanto, el ARNm copiado de genes que contienen intrones también tendrá regiones que interrumpen la información en el gen. Estas regiones deben eliminarse antes de que el ARNm sea enviado fuera del núcleo para ser utilizado para dirigir la síntesis de proteínas. El proceso de eliminar los intrones y volver a unir las secciones codificantes o exones, del ARNm, se denomina empalme. Una vez que el ARNm se ha tapado, empalmado y se le ha agregado una cola de poliA, se envía desde el núcleo al citoplasma para su traducción.
El producto inicial de la transcripción de un gen codificante de proteínas se llama pre-ARNm (o transcripción primaria). Después de que se haya procesado y esté listo para ser exportado desde el núcleo, se le llama ARNm maduro o ARNm procesado.
¿Cuáles son los pasos de procesamiento para los ARN mensajeros?
En las células eucariotas, los pre-ARNm se someten a tres etapas principales de procesamiento:
- Tapado en el extremo 5'
- Adición de una cola de poliA en el extremo 3' y
- Empalme para eliminar intrones
En la etapa de remate del procesamiento del ARNm, se agrega una 7-metil guanosina (mostrada a la izquierda) en el extremo 5' del ARNm. La tapa protege el extremo 5' del ARNm de la degradación por nucleasas y también ayuda a posicionar el ARNm correctamente en los ribosomas durante la síntesis de proteínas.
Primero se recorta el extremo 3' de un ARNm eucariota, luego una enzima llamada PoliA polimerasa agrega una “cola” de aproximadamente 200 nucleótidos 'A' al extremo 3'. Existe evidencia de que la cola de poliA juega un papel en la traducción eficiente del ARNm, así como en la estabilidad del ARNm. La caperuza y la cola de poliA en un ARNm también son indicaciones de que el ARNm está completo (es decir, no defectuoso). Los intrones se eliminan del pre-ARNm por la actividad de un complejo llamado spliceosoma. El spliceosoma está formado por proteínas y pequeños ARN que se asocian para formar enzimas proteína-ARN llamadas ribonucleoproteínas nucleares pequeñas o snRNP (SNURPS pronunciado). La maquinaria de empalme debe ser capaz de reconocer las uniones de empalme (es decir, el extremo de cada exón y el inicio del siguiente) para cortar correctamente los intrones y unir los exones para hacer el ARNm maduro y empalmado.
¿Qué señales indican dónde comienza y termina un intrón? La secuencia de bases al inicio (extremo 5' o izquierdo, también llamado sitio donante) de un intrón es GU mientras que la secuencia en el extremo 3' o derecho (también conocido como sitio aceptor) es AG. También hay una tercera secuencia importante dentro del intrón, llamada punto de ramificación, que es importante para el empalme.
Hay dos pasos principales en el empalme:
- En la primera etapa, el pre-ARNm se corta en el sitio de empalme 5' (la unión del exón 5' y el intrón). El extremo 5' del intrón se une entonces al punto de ramificación dentro del intrón. Esto genera la molécula en forma de lazo característica del proceso de empalme
- En la segunda etapa, se corta el sitio de empalme 3', y los dos exones se unen entre sí, y se libera el intrón.
Muchos pre-ARNm tienen un gran número de exones que pueden ser empalmados juntos en diferentes combinaciones para generar diferentes ARNm maduros. Esto se llama empalme alternativo, y permite la producción de muchas proteínas diferentes usando relativamente pocos genes, ya que un solo ARN puede, al combinar diferentes exones durante el corte y empalme, crear muchos mensajes codificadores de proteínas diferentes. Debido al corte y empalme alternativo, cada gen en nuestro ADN da lugar, en promedio, a tres proteínas diferentes. Una vez procesados los mensajes de codificación de proteínas mediante la caperuza, empalme y adición de una cola de poli A, se transportan fuera del núcleo para traducirlos en el citoplasma.
