Expresión Génica: Mecanismos de Transcripción y Traducción del ADN a Proteínas

El Dogma Central de la Biología Molecular: Transcripción y Traducción

La transcripción es el proceso fundamental mediante el cual la información genética contenida en el ADN se copia a una molécula de ARN mensajero (ARNm). Este proceso es esencial para la expresión de genes, ya que el ARNm lleva la información desde el ADN en el núcleo al citoplasma, donde se utiliza para sintetizar proteínas en la traducción.

La Transcripción: Del ADN al ARN Mensajero

La transcripción se lleva a cabo en el núcleo de las células eucariotas y consta de fases principales:

Fases principales de la Transcripción

1. Iniciación: La ARN polimerasa II se une a una secuencia específica del ADN llamada promotor, ubicada al inicio del gen. También se unen factores de transcripción que ayudan a la enzima a comenzar el proceso.
2. Elongación: La ARN polimerasa se mueve a lo largo del ADN, separando las hebras y usando la que corre 3' a 5' como molde, para ir sintetizando el ARNm en dirección 5' a 3'.

Tipos de ARN esenciales para la Expresión Génica

En la expresión génica participan tres tipos principales de ARN:

• ARN mensajero (ARNm): Lleva el mensaje del gen (la secuencia codificante) para formar la cadena polipeptídica.
• ARN ribosómico (ARNr): Forma parte del ribosoma, la estructura donde se realiza la síntesis de proteínas. Ayuda a leer el ARNm y a unir los aminoácidos.
• ARN de transferencia (ARNt): Actúa como adaptador, enlazando los codones del ARNm con los aminoácidos correspondientes. Lleva los aminoácidos al ribosoma para formar la proteína.

Síntesis de Proteínas (Traducción)

La traducción es el proceso mediante el cual la secuencia de nucleótidos del ARNm se convierte en una secuencia de aminoácidos, dando lugar a una proteína funcional. Este proceso ocurre en el citoplasma, específicamente en los ribosomas.

El Código Genético: La Clave de la Traducción

El código genético se organiza en tripletes o codones.

• Un codón es una secuencia de tres nucleótidos que codifica un aminoácido.
• Hay 20 aminoácidos naturales y 64 codones en total: 61 codifican aminoácidos y 3 son codones de alto (UAA, UGA, UAG).
• El código es degenerado, porque varios codones pueden codificar el mismo aminoácido (redundancia).
• Cada codón del ARNm tiene un anticodón complementario en el ARNt.
• Un anticodón es una secuencia de tres nucleótidos del ARNt que se complementa con el codón del ARNm.

Mecanismo de la Traducción en el Ribosoma

El ribosoma tiene dos subunidades: una menor y una mayor.

Sitios de Unión del Ribosoma

La traducción se lleva a cabo a través de tres regiones clave dentro del ribosoma:

1. Sitio A (Aminoacil): Es el punto de entrada para los ARNt cargados con aminoácidos.
2. Sitio P (Peptidil): Es donde se forman los enlaces peptídicos.
3. Sitio E (Exit): Es el punto de salida para los ARNt vacíos.

Etapas de la Traducción

1. Iniciación: Solo participa la subunidad menor. El ARNt se une a proteínas de iniciación formando el complejo proteico ARNt-metionina. Este complejo se une al codón de inicio AUG, luego se une la subunidad mayor y todo el complejo queda en el sitio P.
2. Elongación: Los ARNt cargados entran en orden al ribosoma, según la secuencia del ARNm. Los aminoácidos se van uniendo con enlaces peptídicos, formando una cadena polipeptídica.
3. Terminación: El ribosoma se detiene al encontrar un codón de parada. Los factores de liberación sueltan la cadena polipeptídica, que luego se pliega para formar la proteína funcional.