10.4: Estructura del ARN

Última actualización
Guardar como PDF

Page ID: 54953

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

Hemos aprendido sobre diferentes funciones del ARN, y ya debería quedar claro cuán fundamental es el papel del ARN en los sistemas vivos. Porque es imposible entender cómo el ARN realmente hace todas estas actividades en la célula, sin saber cuál es su estructura, en esta parte vamos a investigar la estructura del ARN.

La estructura del ARN se puede estudiar en tres niveles diferentes:

Estructura primaria: la secuencia en la que se alinean las bases (U, A, C, G).
Estructura secundaria: el análisis 2-D de los enlaces [hidrógeno] entre diferentes partes del ARN. En otras palabras, donde el ARN se vuelve bicatenario, donde el ARN forma una horquilla o un bucle u otras formas similares.
Estructura terciaria: la estructura tridimensional completa del ARN, es decir, cómo se dobla la cuerda, dónde se retuerce y tal.

Como se mencionó anteriormente, la presencia de ribosa en el ARN le permite plegarse y crear doble hélice consigo mismo. La estructura primaria es bastante fácil de obtener a través de la secuenciación del ARN. Nos interesa principalmente entender la estructura secundaria del ARN: donde los bucles y los enlaces de hidrógeno forman y crean los atributos funcionales del ARN. Idealmente, nos gustaría estudiar la estructura terciaria porque este es el estado final del ARN, y lo que le da su verdadera funcionalidad. Sin embargo, la estructura terciaria es muy difícil de calcular y está más allá del alcance de esta conferencia.

A pesar de que estudiar la estructura secundaria puede ser complicado, hay algunas ideas simples que funcionan bastante bien en su predicción. A diferencia de las proteínas, en el ARN, la mayor parte de la energía libre estabilizadora para la molécula proviene de su estructura secundaria (más que terciaria en el caso de las proteínas). Los ARN inicialmente se pliegan en su estructura secundaria y luego forman su estructura terciaria, y por lo tanto hay hechos muy interesantes que podemos aprender sobre una determinada molécula de ARN con solo conocer su estructura secundaria.

Finalmente, otra gran propiedad de la estructura secundaria es que suele estar bien conservada en la evolución, lo que nos ayuda a mejorar las predicciones de la estructura secundaria y también a encontrar ARNc (ARN no codificantes) s. existen representaciones ampliamente utilizadas para la estructura secundaria del ARN:

Figura 10.1: Representación gráfica de la jerarquía de la complejidad de la estructura del ARN © Stefan Washietl. Todos los derechos reservados. Este contenido está excluido de nuestra licencia Creative Commons. Para obtener más información, consulte http://ocw.mit.edu/help/faq-fair-use/.

Figura 10.2: La representación típica de la estructura secundaria del ARN en los libros de texto. Muestra claramente la subestructura secundaria en ARN. © Stefan Washietl. Todos los derechos reservados. Este contenido está excluido de nuestra licencia Creative Commons. Para obtener más información, consulte http://ocw.mit.edu/help/faq-fair-use/.

Figura 10.3: Dibujo gráfico donde la espina dorsal es un círculo y los emparejamientos de bases son los arcos dentro del círculo. Tenga en cuenta que la gráfica es planaria exterior, es decir, los arcos no se cruzan. © Stefan Washietl. Todos los derechos reservados. Este contenido está excluido de nuestra licencia Creative Commons. Para obtener más información, consulte http://ocw.mit.edu/help/faq-fair-use/.

Formalmente: Una estructura secundaria es una gráfica etiquetada de vértices en n vértices con una matriz de adyacencia A = (aij) cumpliendo:

• a _{i, i+1} = 1 para 1 ≤ i ≤ n1 (columna vertebral continua)
• Para cada i, 1≤i≤n hay como máximo uno a _ij =1 donde\(j \gneqq i+/-1\) (una base solo forma un par entre sí en ese momento)
• Si un _ij =a _kl =1andi<k< jtheni<l<j (ignorar pseudo nudos)

Figura 10.5: Una representación matricial, en la que se tiene un punto para cada par. © Stefan Washietl. Todos los derechos reservados. Este contenido está excluido de nuestra licencia Creative Commons. Para obtener más información, consulte http://ocw.mit.edu/help/faq-fair-use/.

Figura 10.6: Parcela montañosa, en la que para parejas vas un paso arriba en la parcela y si no vas un paso a la derecha. © Stefan Washietl. Todos los derechos reservados. Este contenido está excluido de nuestra licencia Creative Commons. Para obtener más información, consulte http://ocw.mit.edu/help/faq-fair-use/.