¿Cómo funciona la transcripción del ADN?

La transcripción del ADN es el proceso por el cual se sintetiza una molécula de ARN utilizando como molde una cadena de ADN.

Las enzimas del proceso de transcripción del ADN

Este proceso requiere una enzima denominada a ARN polimerasa-ADN dependiente o transcriptasa.

  • En procariontes solo existe un tipo de ARN polimerasa.
  • En eucariontes existen tres tipos.
    • La enzima ARN Polimerasa I, responsable de la síntesis de la mayor parte del ARNr.
    • ARN polimerasa II, responsable de la síntesis del ARNm.
    • Por último, ARN polimerasa III, responsable de la síntesis del ARNt y de la unidad 5S del ARNr.
ARN polimerasa II

Fases de la transcripción del ADN

El proceso se realiza en tres fases: iniciación, elongación y terminación. Este proceso también es diferente en eucariotas y procariotas.

Procariotas

Fase de iniciación

La transcripción se inicia en los centro promotores de ADN molde. Se requiere una subunidad especial (σ) del ARN polimerasa para reconocer el promotor y la fijación está sometida a muchas formas de regulación.

Fase de elongación

Se produce una burbuja de transcripción que se desplaza a lo largo del ADN molde. La transcripción y la traducción en procariotas son simultáneas y a partir de un solo gen se pueden transcribir simultáneamente muchas copias de ARN, que a la vez se van traduciendo.

Fase de terminación

Una horquilla de ARN y secuencias específicas de ADN (secuencias de terminación) da la señal de terminación. La proteína RO colabora en la terminación de la transcripción de algunos genes.

Eucariotas

Fase de iniciación

La transcripción se inicia cuando la ARN polimerasa reconoce una zona de la molécula de ADN, llamada promotor, que se localiza inmediatamente antes de la región del ADN que se va a transcribir y que tiene una secuencia de bases específicas, y se une a ella.

La unión de la ARN polimerasa al promotor determina que las dos cadenas de la doble hélice se separen y se puede iniciar la síntesis de una cadena de ARN mediante la incorporación de nucleótidos.

Fase de elongación

Consiste en la adición secuencial de ribonucleotidos catalizada por la ARN polimerasa. De las dos cadenas de la molécula de ADN solo se transcribe una de ellas, llamada cadena molde o cadena codificadora. La cadena que no se transcribe se denomina cadena no molde, cadena informativa cadena sin sentido.

Durante la fase de elongación, la ARN polimerasa se desplaza a lo largo de la cadena molde en dirección 3’→5′, «leyendo» la secuencia de bases, seleccionando el ribonucleótidos que tiene una base nitrogenada complementaria de la del ADN incorporándolo a la cadena de ARN en crecimiento mediante la formación un enlace fosfodiéster. En consecuencia el crecimiento de la cadena de ARN tiene lugar en dirección 5’→3′.

Transcripción de ADN a ARN, fase de elongación

Fase de terminación

La síntesis de ARN termina cuando la ARN polimerasa alcanza una secuencia específica en la molécula de ADN denominada señal o secuencia de terminación. En ese punto, la cadena de ARN se separa del ADN y de la enzima, la ARN polimerasa se separa del ADN y la molécula de ADN recupera su estructura en doble hélice.

Fase de maduración del ARN.

La maduración es el proceso que requiere las cadenas de ARN transcrito estás para dar lugar a los tipos principales de ARN (ARNt, ARNm, ARNr).

Este proceso es diferente en procariotas en eucariotas.

En procariontes.

Los ARNt y ARNr se sintetizan en forma de largas moléculas de ARN, denominadas transcritos primarios, que contienen numerosas copias de cada uno de ellos. Estos transcritos son posteriormente cortados por enzimas específicas para dar lugar a los distintos tipos de ARNt y ARNr.

Por el contrario, el ARNm transcrito no requiere ninguna modificación posterior. De hecho la traducción a proteína reinicia incluso antes de que termine la transcripción, ya que los ribosomas se pueden acoplar al extremo 5′ libre de la cadena de ARNm en crecimiento.

En eucariontes.

La maduración de los ARNt y ARNr es similar a como sucede en procariontes, pero por el contrario el ARNm requiere un proceso complejo de maduración antes de poder traducir a proteína. Esto es debido a que en la mayoría de los genes eucariotas alternan dos tipos de secuencias, denominadas intrones y exones

Los exones son secuencias que se transcriben y se traducen, ya que portan información para la síntesis de una región de una proteína. Los intrones son secuencias que se transcriben pero no se traducen, puesto que no codifican para una cadena de aminoácidos y, por lo tanto, hay que eliminarlos antes de la traducción.

Por ello, el ARN sintetizado directamente mediante el proceso de transcripción se denomina ARN heterogéneo nuclear (ARNhn) o pre-ARNm. Este ARNhn, además de contener intrones no codificantes, no puede salir del núcleo para ir hacia el citoplasma, qué es donde se encuentra la maquinaria de síntesis de proteínas.

Resumen en tres pasos:

1. Adición de una caperuza en 5′. La maduración se inicia ya durante la fase de elongación de la transcripción, mediante la adición de una «caperuza» o «casquete» en el extremo 5′ libre de la cadena en crecimiento. Está caperuza consiste en la incorporación de una 7-metilguanosina-trifosfato, qué protege al ARN de la degradación.

2.Adición de una cola de Poli-A en 3′. Una vez que la molécula de ARN se ha separado del ADN y del ARN polimerasa, una enzima denominada Poli-A polimerasa añade una cola de poli-A al extremo 3′ de la nueva cadena de ARN. el número de residuos de la cola varía según las especies desde unas decenas hasta varios cientos. La cola de poli-A permite al ARNm maduro salir del núcleo al citoplasma.

3.Eliminación de los intrones. Tiene lugar mediante un proceso de corte y empalme denominado splicing. En este proceso interviene unas proteínas denominadas ribonucleoproteínas pequeñas nucleares (RNPsn), que se sitúan en los extremos de los intrones y se agrupan formando un complejo de «corte y empalme» que recibe el nombre de espliceosoma de manera que la secuencia intrónica forma un bucle. Finalmente, la cadena de ARN se corta en la base del bucle y se empalman los exones para dar lugar al ARNm maduro.

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Sandra Márquez Cornejo

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