Síntesis de proteínas: transcripción, código genético y traducción

Mecanismos Fundamentales de la Expresión Génica

La expresión de los genes es el proceso fundamental mediante el cual la información genética contenida en el ADN se utiliza para la síntesis de proteínas.

I. Transcripción: Síntesis de ARN a partir de ADN

De las dos cadenas de ADN, solo una se transcribe. Este proceso es iniciado por la ARN polimerasa, que reconoce en la cadena molde señales de iniciación denominadas promotores, que son secuencias cortas de bases nitrogenadas a las que se une la enzima.

Diferencias en Procariotas y Eucariotas

• Procariotas: La transcripción es catalizada por una única ARN polimerasa que se reconoce y se une al promotor directamente.
• Eucariotas: Existen tres tipos de ARN polimerasa y requieren la asistencia de factores de transcripción para unirse al promotor.

Fases de la Transcripción

1. Iniciación (I)

La ARN polimerasa se une al promotor y comienza a desenrollar la doble hélice.

2. Elongación (E)

La ARN polimerasa recorre la cadena molde del ADN mientras sintetiza la molécula de ARN complementaria.

• Modificación en Eucariotas: Tras la unión de los primeros 30 ribonucleótidos, el extremo 5' del ARN recién sintetizado se modifica mediante la adición de una caperuza (capping), encargada de proteger dicho extremo.

3. Terminación (T)

La ARN polimerasa reconoce señales de terminación en el ADN que indican el final de la transcripción.

Procesamiento del ARN en Eucariotas

Los procariotas, al no tener núcleo, realizan la transcripción y la traducción de manera simultánea. En contraste, en eucariotas:

1. La transcripción se realiza en el núcleo.
2. El extremo 3' se modifica mediante poliadendilación (adición de una cola de poli-A), lo que estabiliza el ARN y regula su traducción.
3. El ARN sintetizado debe pasar por un proceso de maduración antes de ser exportado al citoplasma para iniciar la traducción. Este proceso incluye la eliminación de intrones (secuencias no codificantes) y la unión de exones (secuencias codificantes).

II. El Código Genético

El código genético es el sistema que establece una relación de correspondencia entre los tripletes del ARNm y la secuencia de aminoácidos que codifican para formar proteínas.

Características del Código Genético

• Organización: Está organizado en tripletes o codones; cada grupo de 3 nucleótidos o bases nitrogenadas codifica para un aminoácido específico.
• Universalidad: Codifica el mismo aminoácido específico en la mayoría de los organismos (con la excepción notable de la mitocondria celular).
• Degeneración: Existe un exceso de codones respecto a los aminoácidos; varios codones pueden codificar para el mismo aminoácido.

III. Traducción: Síntesis de Proteínas a partir de ARNm

La traducción ocurre en los ribosomas y utiliza el ARNm como molde para ensamblar una cadena polipeptídica.

Fases de la Traducción

1. Iniciación (I)

Un aminoacil-ARNt se une al sitio P (peptidilo) de la subunidad pequeña del ribosoma para formar el complejo de iniciación. Este complejo recorre la molécula de ARNm hasta encontrar el codón iniciador (AUG).

2. Elongación (E)

Consiste en el alargamiento de la cadena proteica y comienza cuando un segundo aminoacil-ARNt entra en el sitio A (aminoacilo).

1. Se forma un enlace peptídico entre el aminoácido recién llegado y la cadena polipeptídica existente.
2. Finalmente, se produce una traslocación del ribosoma, moviendo el ARNt cargado al sitio P y dejando el sitio A libre para el siguiente ARNt.

3. Terminación (T)

La traducción finaliza cuando el ribosoma, tras la última traslocación, se encuentra con uno de los tres codones sin sentido (codones de parada) en el ARNm. Esto provoca la liberación de la cadena polipeptídica formada y la disociación del ribosoma del ARNm y el ARNt.