Transcripción del ADN a ARN

La transcripción es el proceso fundamental mediante el cual la información genética contenida en el ADN es copiada a una molécula de ARN. Este proceso se divide en tres etapas principales:

1. Iniciación

La ARN-polimerasa reconoce y se une a los centros promotores. Se inicia el proceso, abriéndose una burbuja de transcripción. La ARN-polimerasa escoge cuál de las dos cadenas es la molde, y promueve la separación de ambas.

2. Elongación

La ARN-polimerasa lee la cadena molde de ADN en sentido 3’→ 5’, pero el ARN se sintetiza en sentido 5’→ 3’. La enzima selecciona el ribonucleótido trifosfato, cuya base es complementaria con la cadena molde de ADN, y lo une mediante un enlace éster al último nucleótido. Durante esta unión, se desprende un grupo pirofosfato (PPi), liberando la energía necesaria para el proceso.

3. Terminación

La ARN-polimerasa reconoce en el ADN una señal de terminación que indica el final de la transcripción.

• En procariotas: Se trata de una secuencia palindrómica, que hace que en la molécula de ARN sintetizada se forme un bucle, lo que frena la transcripción.
• En eucariotas: La ARN-polimerasa reconoce la secuencia TTATTT.

La burbuja de transcripción se cierra y la ARN-polimerasa se separa del ARN transcrito.

Regulación de la Transcripción en Eucariotas

Para que la ARN-polimerasa II cumpla con su función en el momento y el lugar preciso, en eucariotas existen tres clases de secuencias reguladoras:

1. Promotor

Secuencia más próxima al inicio de la transcripción. Está formada por la secuencia -25 TATA, llamada TATA box. Existen unos factores basales o factores proteicos de la transcripción que se unen al promotor y ayudan a la ARN polimerasa II a situarse en el lugar de inicio de la transcripción.

2. Secuencias Potenciadoras o Enhancers

Situadas más lejos del lugar de iniciación, sobre las que se unen los factores activadores de la transcripción. Esto favorece la disociación de los nucleosomas, hace accesible la región del promotor, favorece el acoplamiento de los factores basales y aumenta la velocidad de la transcripción.

3. Secuencias Silenciadoras o Silencers

Están intercaladas entre los activadores. A estas secuencias se unen los factores represores de la transcripción, lo que disminuye la velocidad de transcripción.

Los centros promotores indican el inicio de la transcripción y cuál de las dos cadenas de ADN se usa como molde. Luego, abren la doble hélice para permitir que quede expuesta la secuencia de bases y que los ribonucleótidos se unan a la cadena en síntesis, formándose una burbuja de transcripción.

Modificaciones Post-transcripcionales Específicas (ARNm Eucariota)

Durante la fase de elongación, tras la unión de los 30 primeros ribonucleótidos, se añaden modificaciones cruciales:

• Adición de la Caperuza (Cap): Se añade en el extremo 5’ una caperuza de metil-guanosina-trifosfato. Durante la traducción, esta caperuza será una señal de reconocimiento del inicio de lectura y, además, protege este extremo del ataque de exonucleasas hasta que el ARN salga del núcleo.
• Adición de la Cola Poli-A: En la fase de terminación, existe una señal de corte en la cadena molde de ADN con la secuencia 3’TTATTT5’ que determina el fin de la transcripción. En el extremo 3’ se añade una cola Poli-A. Esto lo realiza la enzima Poli-A-polimerasa. Esta cola es importante durante el proceso de maduración y transporte del ARN fuera del núcleo. Cuanto más corta es esta cola Poli-A, más rápido se degrada el ARNm en el citoplasma.

Maduración del ARN

Maduración en Procariotas

Los ARNm no sufren proceso de maduración. Los ARNt y ARNr se forman a partir de un transcrito primario de gran longitud.

Maduración en Eucariotas

ARN de Transferencia (ARNt)

Los genes para la síntesis de este ARN se encuentran dispuestos en tándem en el ADN, de modo que se sintetizan muchos ARNt a la vez. Se encarga la ARN polimerasa III. El proceso de maduración consiste en la eliminación y modificación de algunos nucleótidos, y en la adición de los nucleótidos ACC en 3’, donde se unirá el aminoácido correspondiente. El ARNt sale plegado y maduro hacia el citoplasma por los poros nucleares.

ARN Ribosómico (ARNr)

Los genes codificantes se encuentran en la región del nucléolo. La enzima encargada es la ARN polimerasa I. Se transcribe un ARNn, que posteriormente es fragmentado en ARNr de diferentes tamaños que se unirán a proteínas y formarán las subunidades de los ribosomas, las cuales saldrán por los poros nucleares al citoplasma.

ARN Mensajero (ARNm)

La transcripción es llevada a cabo por la enzima ARN polimerasa II. Los genes se encuentran fragmentados en exones e intrones; por lo tanto, el ARNm transcrito se trata todavía de ARNhn (heterogéneo nuclear) y no se puede traducir directamente. Debe madurar en el núcleo antes de salir al citoplasma.

Splicing (Corte y Empalme)

El proceso de maduración, conocido como splicing, consiste en la eliminación de los intrones y el empalme de los exones. Lo lleva a cabo la enzima ribonucleoproteína nuclear pequeña (snRNP). El complejo molecular que se forma se conoce como espliceosoma. Durante el splicing, los intrones forman unos bucles que provocan el acercamiento de los exones, y el proceso continúa con el corte de los intrones y la unión de los exones.