Transcripción de ARN mensajero (ARNm) a partir de ADN

Introducción a la transcripción

Todo el mundo sabe que el ADN contiene las instrucciones para los seres vivos. Pero si alguna vez ha estado confundido acerca de cómo el ADN se convierte realmente en una criatura viviente, entonces no está solo. La mayoría de las personas, incluso los científicos, se sienten abrumados por los detalles involucrados en todos los pasos del dogma central. El dogma central describe todo el flujo de información genética desde el ADN al ARN hasta el producto final, una proteína.

Para simplificarlo todo en mi cabeza, pienso en ello como si estuviera siguiendo una receta. El ADN es como el libro de cocina maestro y el ARN es como la tarjeta en la que copio una receta. Me imagino que tengo que hacer una tarjeta de recetas porque mi mamá es la dueña del libro de cocina y no puedo llevármelo. El libro de cocina es similar al ADN, que vive dentro del núcleo de la célula y no se puede extraer. Por lo tanto, el ADN debe copiarse en ARN, que puede tomarse fuera del núcleo.

¿Por qué necesitamos sacar la información genética del núcleo? Es porque lo vamos a usar para producir una proteína, lo que solo podemos hacer en el citoplasma . El citoplasma contiene toda la maquinaria o el equipo que se utiliza para producir las proteínas. Es como si mi cocina tuviera todo el equipo para cocinar mi receta. Si voy a preparar mi comida dentro de mi cocina, entonces necesito mi tarjeta de recetas. Si vamos a producir proteínas en el citoplasma, entonces necesitamos la receta genética. Esa receta viene en forma de ARN.

En esta lección, solo hablaremos de transcripción. Eso significa que no pasaremos por todo el dogma central. Solo llegaremos al punto en el que terminemos con ARN. Para investigar los pasos involucrados, tendremos que echar un vistazo a algunas imágenes de cerca que muestran cómo están dispuestas todas las moléculas.

A veces, en biología, cuando aprendes los pequeños detalles, es fácil perder de vista el panorama general. Puede comenzar a preguntarse exactamente dónde estamos en el contexto de una celda. Pero recuerde que la transcripción comienza con el ADN y el ADN vive en el núcleo. Entonces, a lo largo de toda esta lección, tenga en cuenta que todo sucede dentro del núcleo de una célula.

Sense Strand y Antisense Strand

La transcripción es la copia de información genética de la forma de ADN a la forma de ARN. Recuerde que el ARN es una molécula monocatenaria; no tiene una hebra complementaria como la del ADN. Es solo la mitad de una escalera o una sola hebra de nucleótidos . Para fabricar la cadena de ARN, solo necesitamos una de las cadenas de ADN originales. Hablaremos más adelante sobre cómo saber qué hebra de ADN usar, pero por ahora, solo necesitamos saber que una se llamará hebra con sentido y la otra se llamará hebra antisentido. La hebra antisentidoes la hebra de ADN que sirve como molde durante el proceso de transcripción. El ARN se convertirá en un complemento de la hebra antisentido. Esto significa que, con una pequeña excepción que abordaremos más adelante, será esencialmente una copia del soporte de sentido.

ARN polimerasa y ARNm

La cadena de ARN debe construirse un nucleótido a la vez. ¿Te suena familiar? Debería, porque ocurre un proceso similar en la replicación del ADN. Y al igual que en la replicación del ADN, necesitamos la ayuda de una enzima para transportar todos los nucleótidos. Quizás recuerde que la ADN polimerasa fue la enzima que construyó el ADN. Bueno, en este caso, tenemos la ARN polimerasa que construye el ARN. La ARN polimerasa es la enzima que ensambla los nucleótidos individuales para crear la cadena de ARN basada en la plantilla de ADN.

El ARN que se construye aquí puede ser de tres tipos diferentes. Quizás recuerde que los tres tipos de ARN diferentes son ARNm , ARNr y ARNt . El tipo que nos preocupa aquí es el ARNm. La ‘m’ significa ‘mensajero’, porque este tipo de ARN sirve como mensajero para transportar información genética desde el núcleo hasta el citoplasma. El ARNm contiene los códigos para hacer una secuencia de aminoácidos.

Como saben, una cadena de aminoácidos eventualmente se convertirá en una proteína cuando continuemos con la síntesis de proteínas. Recuerde que para cada proteína, hay un gen que proporciona el código para producirla. Los genes, por supuesto, existen dentro del ADN, pero se transcriben en ARNm. Entonces, el ARN mensajero es el tipo de ARN que codifica las secuencias de aminoácidos.

El ARNm lleva información genética al citoplasma desde el núcleo.

Promotor y Terminator

Echemos un vistazo a un gen hipotético que podríamos encontrar dentro del ADN original. Diremos que es un gen que codifica una proteína conocida llamada queratina. Entonces, aquí está el gen de la queratina, sentado aquí en el medio de la molécula de ADN, con otros genes a su izquierda y otros genes a su derecha. El gen de la queratina tiene un punto de partida y un punto final. Es como una receta que fluye en una secuencia lineal. Tiene que leerse correctamente o de lo contrario las secuencias de aminoácidos no saldrán bien.

Entonces, para asegurarse de que la transcripción vaya en la dirección correcta, hay un trozo adicional de ADN que marca dónde debe comenzar la transcripción. Este fragmento de ADN se llama promotor . Es algo así como un gran letrero de ‘comience aquí’ que le dice a la ARN polimerasa que comience la transcripción en ese punto. El promotor en sí no forma parte del gen de la queratina y no codifica ningún aminoácido. Es simplemente una señal para que comience la transcripción.

Otro fragmento de ADN se encuentra al final del gen de la queratina. Es como la línea de meta, y se llama terminador . ¡No le tengas miedo al terminador! Es solo una señal de alto. ‘Terminación’ significa detener o finalizar un proceso. Entonces, el promotor es la secuencia de nucleótidos frente al gen que señala el comienzo de la transcripción, y el terminador es la secuencia de nucleótidos al final del gen que señala el final de la transcripción.

Los promotores señalan que la transcripción comience, mientras que los terminadores señalan que termine

Inicio, alargamiento y terminación

La ARN polimerasa reconoce al promotor y se une a él en la molécula de ADN. Este es el comienzo oficial de la transcripción, y llamamos a esta fase de iniciación . Eso no es difícil de recordar; ‘iniciación’ simplemente significa ‘el comienzo de algo’. Si estuviera copiando una receta del libro de cocina gigante de mi mamá, entonces la iniciación sería el momento en el que me sentara a la mesa con mi bolígrafo y la tarjeta de recetas.

Aquí, la iniciación es la primera fase de la transcripción, durante la cual la ARN polimerasa se une al promotor y comienza a construir ARNm. El promotor de nuestro gen de la queratina solo existe en una hebra del ADN, que es la forma en que sabemos qué hebra es la hebra antisentido. Para el siguiente gen, el promotor podría estar en la misma hebra o podría estar en la hebra opuesta. Realmente no importa. Cada gen tiene su promotor en una u otra hebra y varía de un gen a otro.

Una vez que se realiza la iniciación, la ARN polimerasa se mueve a lo largo del gen y lo transcribe en una hebra de ARNm. La enzima funciona emparejando las bases de nucleótidos complementarias. ¿Recuerdas cuáles son los nombres de esas bases? En el ADN, las bases son adenina, guanina, citosina y timina. Sin embargo, en el ARN, las bases de nucleótidos son adenina, guanina, citosina y uracilo.

En general, la hebra de ARN se construye como en la replicación del ADN; por cada citosina, la ARN polimerasa deposita un nucleótido de ARN de guanina. Por cada guanina, deposita una citosina. Por cada timina, deposita una adenina. Pero cada vez que encuentra una adenina en la hebra antisentido, deposita un uracilo en lugar de una timina porque es ARN. El resultado es una longitud de ARNm construido sobre una hebra de ADN.

La ARN polimerasa se desprende del gen una vez que llega al terminador

Es una danza bastante intrincada aquí, porque la molécula de ADN tiene que abrirse para permitir que ocurra la transcripción, y tiene que volver a juntarse tan pronto como esa parte se transcribe. Entonces, el ADN se abre, se transcribe y se vuelve a cerrar todo dentro de una distancia muy corta. No hay espacio para moléculas adicionales allí. Entonces, ¿qué sucede con el ARNm que aún crece más? Bueno, simplemente se desprende de la plantilla de ADN y cuelga hacia un lado.

Puedes pensar en ello como una persona que teje una bufanda. A medida que el tejedor crea más y más longitud de tela, la parte delantera de la bufanda se desplaza hacia el lado del regazo de la persona. De todos modos, toda esta fase de la transcripción se llama alargamiento , porque la cadena de ARNm se alarga a medida que la transcripción continúa a lo largo del gen. Entonces, el alargamiento es la fase media de la transcripción, durante la cual el ARNm crece más con cada nucleótido adicional.

Ahora estamos al final del gen y es hora de terminar. ¿Puedes adivinar el nombre de la última fase aquí? Te daré una pista: tiene algo que ver con la ARN polimerasa que finalmente llega al terminador al final del gen. Así es, se llama rescisión.

La ARN polimerasa ve la señal de que es hora de detener la transcripción. Deja de agregar nucleótidos de ARN y se desprende del gen del ADN. También deja caer el ARNm que estaba construyendo porque finalmente está listo. Luego sale flotando para hacer más transcripciones en otro lugar. Entonces, la terminación es la fase final de la transcripción, durante la cual la ARN polimerasa llega al terminador y se desprende del gen y del ARNm.

Resumen de la lección

Las tres fases de la transcripción ocurren dentro del núcleo de una célula. Recuerde, todo lo que hemos discutido en esta lección está relacionado con la transcripción, que es solo la primera parte del dogma central. El propósito de la transcripción es proporcionar una copia de la información genética que pueda viajar fuera del núcleo en preparación para la traducción. Comenzamos con los genes del ADN original y terminamos con los genes del ARNm . Solo para asegurarnos de que tenemos todos los pasos aquí, repasemos la transcripción desde la parte superior.

La transcripción comienza cuando la ARN polimerasa se une a un promotor dentro del ADN. A esto se le llama iniciación . La molécula de ADN se abre y permite que la ARN polimerasa agregue nucleótidos de ARN a la plantilla de ADN. La hebra de ADN que sirve como plantilla se llama hebra antisentido .

El alargamiento es la fase en la que la molécula de ARN se alarga a medida que la transcripción continúa a lo largo del gen. La terminación ocurre cuando la ARN polimerasa alcanza el terminador y se desprende de ambas cadenas. El ARN que se produce al final de la transcripción puede ser de tres tipos diferentes. El tipo que nos ocupa aquí, que codifica la secuencia de aminoácidos, es mensajero o ARNm. Una vez que el ARNm está completo, puede dejar el núcleo y continuar hacia el citoplasma, donde ayuda con la síntesis de proteínas.

Los resultados del aprendizaje

Logre los siguientes objetivos al estudiar esta lección:

• Describe las tres fases de la transcripción y recuerda dónde ocurren.
• Determinar cuándo comienza el proceso de transcripción.
• Identificar la hebra de ADN que actúa como plantilla.
• Discutir los propósitos de un promotor, polimerasa y ARNm
• Entender cuándo ocurren la iniciación, elongación y la terminación.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador