Mecanismos Moleculares de la Expresión Génica: Transcripción, Maduración del ARN y Código Genético

Transcripción del ADN a ARN

Mediante el proceso de transcripción se forma una cadena de ARN cuya secuencia de bases nitrogenadas es complementaria a la de una de las hebras de la doble hélice de ADN. La síntesis de ARN se produce gracias a la ARN polimerasa ADN dependiente, la cual posee las siguientes características:

• Une nucleótidos mediante enlaces fosfodiéster en sentido 5' → 3'.
• Utiliza nucleótidos trifosfato como precursores.
• Necesita una molécula de ADN como molde para poder establecer la secuencia específica de bases del ARN que se va a sintetizar.
• Se fija a regiones específicas del ADN (regiones o genes promotores) para comenzar su acción a partir de ese punto.

Diferencias Generales entre Procariotas y Eucariotas

La velocidad de transcripción es elevada. Los errores cometidos en la transcripción (uno por cada 10⁴-10⁵ nucleótidos unidos) son más numerosos que los que tienen lugar durante la replicación del ADN.

Transcripción en Células Procariotas

Para poder reconocer la región promotora del ADN donde se debe fijar y comenzar la transcripción, es necesario que la ARN polimerasa se una al llamado factor sigma, tras lo cual cambia de conformación. Una vez fijada la ARN polimerasa se produce la liberación del factor sigma. La ARN polimerasa fijada al ADN produce el desenrollamiento de una vuelta de la doble hélice. A continuación, comienza la actividad sintetizadora del ARN (en sentido 5' → 3'), mientras que la cadena de ADN la recorre en sentido 3' → 5'.

La formación de la cadena de ARN finaliza cuando la polimerasa llega a una zona del ADN denominada señal de terminación, la cual posee una secuencia con muchas bases de guanina y citosina.

Transcripción en Células Eucariotas

Intervienen diversos factores proteicos además de las tres ARN polimerasas diferentes:

• ARN polimerasa I
• ARN polimerasa II
• ARN polimerasa III

También se produce la transcripción de los genes presentes en mitocondrias y cloroplastos. A continuación, sobre el extremo 3' del ARN recién sintetizado se añaden unos 200 ribonucleótidos de adenina por acción de la enzima poli-A-polimerasa.

Maduración del ARN

En la transcripción en eucariotas es preciso un proceso de maduración. En las células eucariotas los genes constan de exones (información útil) e intrones (fragmentos sin sentido). En este proceso intervienen los espliceosomas (constituidos por una parte proteica y por ARN). El ARN posee secuencias de bases nitrogenadas complementarias y se encuentran en ambos extremos de los intrones. A continuación, los exones se unen y se obtiene el ARNm maduro.

Código Genético

Se denomina código genético a la relación que existe entre la secuencia de nucleótidos (o, de bases nitrogenadas presentes en ellos) del ARNm y la secuencia de aminoácidos que constituye una proteína. Este código permite la traducción del mensaje genético a su forma funcional, las proteínas. Cada señal que codifica para un aminoácido está constituida por tres bases nitrogenadas consecutivas (un triplete).

Existen 4³ = 64 tripletes de bases nitrogenadas distintas. Los tripletes de bases del ARNm se denominan codones. Los tripletes del ADN que se han transcrito se conocen como codógenos. Existen codones (UAA, UAG y UGA) llamados sin sentido que señalan el final del mensaje y no especifican ningún aminoácido. Hay también un codón (AUG) que codifica para el aminoácido metionina.

Características del Código Genético

El código genético está formado por:

• Una secuencia lineal de bases nitrogenadas.
• Entre los sucesivos codones no hay espacios ni separaciones de ningún tipo (entre el tercer nucleótido de uno y el primero del siguiente existe la misma distancia que entre dos nucleótidos de un mismo codón).
• Tiene carácter universal (mismo código para todas las células de todas las especies, con raras excepciones).
• El código genético es degenerado (no existe el mismo número de señales codificadoras en el ARN que aminoácidos van a ser codificados, lo que significa que varios codones pueden codificar para el mismo aminoácido).