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10.2: Descripción general de la transcripción

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    A. Los principales tipos de ARN celular

    Todas las células producen tres tipos principales de ARN: ARN ribosómico (ARNr), ARN de transferencia (ARNt) y ARN mensajero (ARNm). El ARNr es un componente estructural y enzimático de los ribosomas, la máquina de síntesis de proteínas en la célula. Cuantitativamente, los ARNr son, con mucho, los ARN más abundantes en la célula y los ARNm, los menos. Tres ARNr y aproximadamente 50 proteínas ribosómicas conforman las dos subunidades de un ribosoma bacteriano, como se ilustra a continuación.

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    Los ARNt son los dispositivos de decodificación utilizados en la síntesis de proteínas (traducción) para convertir la información de la secuencia de ácidos nucleicos en las secuencias de aminoácidos de los polipéptidos. Los ARNt unidos a los aminoácidos se posicionan en los ribosomas basados en el reconocimiento de codonanticodones, como se muestra a continuación .

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    Durante la traducción, los ARNt decodifican secuencias de bases en ARN mensajero (ARNm) en secuencias de aminoácidos de polipéptidos.

    186 Descripción general de la transcripción: Ribosomas y ARN ribosómicos

    187 Descripción general de la transcripción: Demostrando los ARN principales

    En 2009, Venkatraman Ramakrishnan, Thomas A. Steitz y ADA Yonath recibieron el Premio Nobel de Química sus estudios sobre la estructura y biología molecular del ribosoma. La doctora Yonath es una de las cinco mujeres que recibieron el Premio Nobel —las otras fueron Marie Curie, Irène Joliot-Curie, Dorothy Hodgkin y Barbara Mclintock.

    El hecho de que los genes estén dentro del núcleo eucariota y que la síntesis de polipéptidos codificados por esos genes ocurra en el citoplasma llevó a la propuesta de que debe haber un ARN mensajero (ARNm. Sidney Brenner finalmente confirmó la existencia de ARNm. Echa un vistazo a su experimento clásico en Brenner S (1961, Un intermedio inestable que lleva información de genes a ribosomas para la síntesis de proteínas. Naturaleza 190:576-581).

    Recordemos la síntesis de polipéptidos por la formación de poliribosomas (polisomas) a lo largo de un solo ARNm, como se ilustra a continuación.

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    Si bien el ARNm es una pequeña fracción del ARN celular total, todavía hay cantidades menores de otros ARN como los cebadores transitorios que vimos en la replicación del ADN. Nos encontraremos con otros tipos de ARN de baja abundancia más adelante.

    B. Pasos clave de la transcripción

    En la transcripción, una ARN polimerasa utiliza la cadena de ADN molde de un gen para catalizar la síntesis de una cadena de ARN complementaria y antiparalela. Las ARN polimerasas utilizan precursores de ribosa nucleótido trifosfato (NTP), en contraste con las ADN polimerasas, que utilizan precursores de nucleótidos de desoxirribosa (dNTP). Además, los ARN incorporan nucleótidos de uracilo (U) en las cadenas de ARN en lugar de los nucleótidos de timina (T) que terminan en nuevo ADN. Otro contraste con la replicación: la síntesis de ARN no requiere un cebador. Con la ayuda de factores de iniciación de la transcripción, la ARN polimerasa localiza el sitio de inicio de la transcripción de un gen y comienza la síntesis de una nueva cadena de ARN desde cero. Finalmente, al igual que la replicación, la transcripción es propensa a errores.

    Los pasos básicos de la transcripción se resumen en la página siguiente. Aquí podemos identificar varias de las secuencias de ADN que caracterizan a un gen. El promotor es el sitio de unión para la ARN polimerasa. Por lo general, se encuentra 5' a, o aguas arriba del sitio de inicio de la transcripción (la flecha doblada). La unión de la ARN polimerasa posiciona la enzima cerca del sitio de inicio de la transcripción, donde comenzará a desenrollar la doble hélice y comenzará a sintetizar nuevo ARN. La región de ADN gris transcrita en cada uno de los tres paneles es la unidad de transcripción del gen. Los sitios de terminación son típicamente 3' a, o aguas abajo de la región transcrita del gen. Por convención, aguas arriba se refiere al ADN 5' a un punto de referencia dado en el ADN (por ejemplo, el sitio de inicio de la transcripción de un gen). Aguas abajo entonces, se refiere al ADN 3' a un punto de referencia dado en el ADN.

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    188 Descripción general de la transcripción: El mecanismo básico de la síntesis de ARN

    En bacterias, algunas unidades de transcripción codifican más de un tipo de ARN. Los operones bacterianos son un ejemplo de este fenómeno. Los ARNm resultantes pueden traducirse en múltiples polipéptidos al mismo tiempo. En la siguiente ilustración, la ARN polimerasa está transcribiendo una única molécula de ARNm que codifica tres polipéptidos separados.

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    La transcripción bacteriana de los diferentes ARN requiere solo una ARN polimerasa. Diferentes ARN polimerasas catalizan la transcripción de ARNr, ARNm y ARNt en eucariotas. Roger Kornberg recibió el Premio Nobel de Medicina en 2006 por su descubrimiento del papel de la ARN polimerasa II y otras proteínas involucradas en la transcripción del ARN mensajero eucariota (¡como hijo paterno!!).

    189 ARN polimerasas en procariotas y eucariotas

    Si bien los ARNm, ARNr y ARNt son la mayor parte de lo que transcriben las células, también se transcriben un número creciente de otros ARN (por ejemplo, ARNip, miRNAs, lncRNAs...). Algunas funciones de estos transcritos (incluido el control de la expresión génica u otro uso de transcritos) se discuten en otra parte.

    C. Los ARN se procesan extensamente después de la transcripción en eucariotas

    Muchos ARN eucariotas se procesan (recortan, modifican químicamente) de ARN precursores grandes a ARN funcionales maduros. Estos ARN precursores (pre-ARN, o transcritos primarios) contienen en sus secuencias la información necesaria para su función en la célula.

    A continuación se muestra el procesamiento de los tres tipos principales de transcritos en eucariotas.

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    Para resumir la ilustración:

    1. Muchos genes eucariotas se 'dividen' en regiones codificantes (exones) y regiones intervinientes no codificantes (intrones).
    2. La transcripción de genes divididos genera un transcrito de ARNm primario (pre-ARNm).
    3. Los transcritos primarios se empalman para eliminar los intrones de los exones; los exones se ligan luego en un ARNm continuo. En algunos casos, el mismo pre-ARNm se empalma en ARNm alternos que codifican polipéptidos relacionados pero no idénticos.
    4. El pre-ARNr se escinde y/o recorta (¡no se empalma!) para hacer ARNr maduros más cortos.
    5. Los pre-ARNt se recortan, algunas bases dentro del transcrito se modifican y 3 bases (no codificadas por el gen del ARNt) se agregan enzimáticamente al extremo 3'.

    190 Descripción general del procesamiento postranscripcional

    Los detalles de transcripción y procesamiento difieren sustancialmente en procariotas y eucariotas. Centrémonos primero en los detalles de la transcripción misma, y luego en el procesamiento del ARN.


    This page titled 10.2: Descripción general de la transcripción is shared under a CC BY license and was authored, remixed, and/or curated by Gerald Bergtrom.