El código genético y la expresión génica en eucariontes

Descubrimiento del código genético

Descubierto en la década de los sesenta del siglo XX, es una clave que relaciona la ordenación de los nucleótidos en el ARNm con la secuencia de aminoácidos en las proteínas.

Los codones y el código genético

En un ARNm, las instrucciones para construir un polipéptido vienen en grupos de tres nucleótidos llamados codones. Algunas características de los codones son:

• Hay 61 codones distintos para aminoácidos
• Tres codones de “alto” indican que el polipéptido ha terminado (UAA, UAG y UGA)
• Un codón AUG es la señal de inicio para comenzar la traducción. Además especifica el aminoácido metionina.

Estas relaciones entre los codones del ARNm y los aminoácidos se conocen como el código genético. En la traducción, los codones de un ARNm se leen en orden desde el extremo 5’ al extremo 3’, mediante moléculas llamadas ARNt.

Cada ARNt tiene un anticodón, un conjunto de tres nucleótidos que se une a un codón de ARNm correspondiente a través del apareamiento de bases. El otro extremo del ARNt lleva el aminoácido que especifica el codón.

Los ARNt se unen a los ARNm dentro de los ribosomas. El resultado final es un polipéptido cuya secuencia de aminoácidos refleja la secuencia de codones en el ARNm.

Procesamiento de ARNm en eucariontes

La molécula que produce la transcripción en las células se llama pre-ARNm, lo que refleja que tiene que pasar por algunos pasos hasta convertirse en un ARNm:

• Añaden un cap 5’ al inicio del ARN
• Añaden una cola de poli-A al final del ARN
• Cortar y quitar los intrones (secuencias basura) y pegar las secuencias buenas (exones). Es el empalme del ARN

Una vez que se han completado estos pasos, el ARN es un ARNm maduro, por lo que puede viajar fuera del núcleo y ser usado para hacer una proteína.

Diferenciación celular y regulación de la expresión génica

Cada célula diferente viene de un mismo grupo de células madre que no tienen diferenciación.

En las células cada gen codifica un tipo de proteína distinta que desarrollará una función determinada. Es por eso que las células desempeñan funciones diferentes. El ADN es el mismo para todas las células, la diferenciación está en el gen que están expresando.

Las células madre son pluripotentes, es decir, tienen la capacidad de especializarse en cualquier tipo de célula somáticas de nuestro cuerpo, pero una vez se han especializado, ya no pueden ni volver a ser una célula madre ni volver a especializarse de nuevo.

Diversos tipos de células expresan diversos grupos de genes. Sin embargo, dos células diferentes del mismo tipo también pueden tener diferentes patrones de la expresión de un gen, según su ambiente y su estado interno.

Podemos decir que el patrón de la expresión génica de una célula lo determina la información tanto del interior como del exterior de la célula.

Las células, para tomar decisiones, tienen vías moleculares que convierten la información en un cambio en la expresión del gen.

La expresión génica en eucariontes

La expresión génica en eucariontes implica muchos pasos regulables:

Accesibilidad a la cromatina: la estructura de la cromatina (ADN y sus proteínas de organización) puede regularse. La cromatina más abierta hace a un gen más disponible para la transcripción.

Transcripción: es un punto regulador clave para muchos genes. Grupos de proteínas del factor de transcripción se fijan a secuencias específicas del ADN en un gen o cerca de un gen y promueven o reprimen su transcripción en un ARN.

Procesamiento del ARN: el proceso de corte y empalme, la adición del casquete y la adición de una cola poli-A a una molécula de ARN pueden regularse, así como la salida del núcleo. Se pueden producir diferentes ARNm del mismo ARNm por el proceso de empalme alternativo.

Estabilidad del ARN: el curso de vida de una molécula de ARNm en el citosol afecta cuántas proteínas pueden hacerse de ella. Pequeños ARN reguladores llamados miARN pueden unirse a ARN objetivos y hacer que se corten en pedacitos.

Traducción: la traducción de un ARN puede aumentarse o inhibirse por los reguladores.

La actividad de la proteína: las proteínas pueden someterse a una variedad de modificaciones que pueden ser reguladas y pueden afectar la actividad o el comportamiento de la proteína.