TRANSCRIPCIÓN: EL PASO DE ADN A ARN

Mediante la Transcripción, tiene lugar la síntesis de una hebra de ARN, la cual tendrá una secuencia de bases complementaria a la hebra de ADN que le ha servido como molde.

De esta manera, la información genética contenida en los genes de ADN pasa a ARN y puede ser utilizada directamente para la síntesis de proteínas en el posterior proceso de Traducción, cumpliéndose, así, el Dogma Central de la Biología Molecular.

CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA TRANSCRIPCIÓN

• Tiene lugar durante la interfase del ciclo celular, especialmente en los periodos G1 y G2.
• La síntesis de ARN está catalizada por una ARN polimerasa que une nucleótidos en sentido 5’→3′, utilizando como sustrato ribonucleótidos trifosfato y ADN como molde, leyéndose en sentido 3´→5´.
• Se transcribe solo una de las dos cadenas del ADN, la denominada hebra molde, con sentido o no codificante, la cual tiene una secuencia complementaria a la del ARN transcrito.
• La cadena que no se transcribe se denomina hebra codificante o sin sentido, y tiene la misma secuencia que el ARN transcrito, con la excepción de que, en vez de Timina, presenta Uracilo.
• No se transcribe todo el ADN, sino lo relativo a un gen o conjunto de genes que se están expresando.
• Se trata de un proceso complejo que se divide en tres etapas: iniciación, elongación y terminación.

Encontramos ligeras diferencias entre procariotas y eucariotas, por eso, comenzaremos a desarrollar el proceso en los primeros, al ser más simple, para finalizar con el caso de los segundos, más complejos.

TRANSCRIPCIÓN PROCARIOTA

INICIACIÓN

Como bien dijimos anteriormente, no se transcribe toda la información genética almacenada en nuestro ADN, sino solo la respectiva a cada gen o grupo de genes que se están expresando. De hecho, en el caso de las células humanas, el ADN almacenado en un núcleo estándar puede medir 2 metros y solo se transcribe un 1% de dicha información, es decir, únicamente 2 cm.

Ahora bien, ¿Cómo detecta la maquinaria celular dónde está ese gen entre tanto ADN que no transcribe? Sería buscar una aguja en un pajar.

Esto no es así debido a la estructura génica o unidad de transcripción, la cual presenta unos marcadores de iniciación y finalización del mencionado proceso. En esta unidad se diferencian:

• Promotor: marca el inicio, pero su secuencia no se transcribe.
• Región codificante: contigua al promotor, integrada por la secuencia de nucleótidos que se transcribe.
• Terminador: marcador final, indicando su terminación por la abundante presencia de Guaninas y Citosinas.

Como se ha descrito en la imagen inmediatamente superior, en el caso de los procariotas, se necesita un factor sigma (σ) para que la ARN Polimerasa reconozca la secuencia promotora.

Así, esta iniciación de la transcripción ocurre de la siguiente manera:

1. Se une dicho factor Sigma (σ) al Promotor.
2. Se produce la formación de una burbuja de transcripción, desenrollando las dos hebras de ADN por medio de Helicasas.
3. Se une la ARN Polimerasa, provocando la liberación del Factor Sigma (σ).

La iniciación eucariota te la dejo en forma de este pequeño clip creado (es muy similar):

ELONGACIÓN

Se produce la formación del ARN, añadiendo los ribonucleótidos en orden.

Como dijimos anteriormente, solo se transcribe una de las hebras, la llamada molde o no codificante, leyéndose en sentido 3´→5´ y añadiendo nucleótidos monofosfato en sentido 5´→3´, mediante enlaces fosfodiéster, introduciendo en la cadena de ARN en formación los ribonucleótidos complementarios de la cadena molde.

En cuanto a los eucariotas, es un poco más complejo, te dejo aquí el vídeo pertinentes:

TERMINACIÓN

La ARN Polimerasa se detiene cuando encuentra una secuencia terminadora, indicándole el final de la transcripción.

De este modo, el ARN queda libre, la horquilla de transcripción se cierra y la ARN Polimerasa se libera.

En concreto, la terminación de la Transcripción procariota puede ocurrir de dos formas diferentes y totalmente independientes:

• Intervención de un factor rho (r) que libere la ARN Polimerasa.
• La terminación ocurre por la transcripción de secuencias palindrómicas (se leen igual de derecha a izquierda que de izquierda a derecha, como «ANA»), que generan bucles intracatenarios por complementariedad en el ARN recién transcrito y causa que la ARN Polimerasa se detenga.

Una vez finalizado el proceso de Transcripción, en Procariotas, el ARNm (mensajero) no tendrá lugar ninguna modificación posterior (no necesitan maduración), están totalmente listos para la Traducción.

El caso del ARNt y del ARNr sí sufren procesos de modificación posterior a la transcripción (al igual que en Eucariotas).

DIFERENCIAS ENTRE LA TRANSCRIPCIÓN PROCARIOTA Y EUCARIOTA

• En primer lugar, en el proceso de transcripción, el ARNm resultante del proceso procariótico puede ser monocistrónico (codifica para un único péptido) o policistrónico (codifica para varios péptidos).

Por el contrario, en el caso del ARNm de los eucariotas va a ser siempre monocistrónico, conllevando la formación de un único polipéptido.

• Igualmente, otra diferencia importante es el lugar de la transcripción, ya que, debido a las diferencias anatómicas entre células, la transcripción eucariota ocurre en el núcleo y la procariota en el citoplasma. De hecho, en ocasiones, a medida que se va formando el ARNm en procariotas puede ir traduciéndose casi simultáneamente.
• En cuanto a las ARN Polimerasas, en las procariotas solo existe un tipo, son mucho más simples y necesitan ese factor sigma (σ) para comenzar su labor. Por su parte, los eucariotas presentan tres tipos diferentes (I, II y III), no necesitan el factor sigma, sino una serie de factores de transcripción y son más complejas y grandes.
• En la finalización de la transcripción no existe la vía del factor Rho (r).
• Si tuviera que desarrollar una sola diferencia, diría esta: la maduración del ARNm en los eucariotas, ya que necesita eliminar los intrones y fusionar los exones.

	EUCARIOTAS	PROCARIOTAS
MADURACIÓN DEL ARNm	SÍ, SE ELIMINAN INTRONES («INTRUSOS») Y SE FUSIONAN LOS EXONES	NO, SÓLO SUFREN MODIFICACIONES POST-TRANSCRIPCIONALES LOS ARNt Y ARNr
ARN POLIMERASAS	3 TIPOS	UN SOLO TIPO
INICIACIÓN Y ELONGACIÓN	PARA LA INICIACIÓN REQUIERE FACTORES DE TRANSCRIPCIÓN	PARA LA INICIACIÓN REQUIERE DEL FACTOR SIGMA Y PARA LA FINALIZACIÓN TIENE UNA VÍA EXCLUSIVA POR FACTOR RHO (r)
LUGAR	EN EL NÚCLEO, POSTERIORMENTE EL ARNm SALDRÁ AL CITOPLASMA	EN EL PROPIO CITOPLASMA
ARNm Y FORMACIÓN DE PROTEÍNAS	MONOCISTRÓNICO (UNA ÚNICA PROTEÍNA)	POLICISTRÓNICO (VARIAS PROTEÍNAS) O MONOCISTRÓNICO. POSIBILIDAD DE TRADUCCIÓN SIMULTÁNEA A LA TRANSCRIPCIÓN

MADURACIÓN DEL ARNm EUCARIOTA

En las células eucariotas, la transcripción origina precursores de los ARNm (hn-ARN), que deben pasar por un proceso de maduración para originar ARNm funcionales, eliminando los intrones y fusionando los exones.

Para que esto tenga lugar es necesario conocer una maquinaria enzimática compleja que favorece el proceso:

• Modificación del extremo 5 ́: una vez que la ARN polimerasa ya ha añadido los 30 primeros ribonucleótidos del ARNm, se añade al extremo 5´ de ese ARN en formación, un residuo de 7-metilguanosina, que se conoce como caperuza de guanina o caperuza 5 ́ (cap 5 ́). Esta caperuza protege el ARNm una vez que salga al citoplasma e indica a los ribosomas por donde deben empezar la traducción de este.
• Poliadenilación del extremo 3 ́: finalizada la trascripción del ARNm, se añaden unos 200 nucleótidos de adenina, la denominada cola poli-A, la cual da estabilidad a la molécula y permite identificarla como un ARNm.
• Eliminación de intrones y empalme de exones (splicing): los genes eucariotas poseen intrones (secuencias que se transcriben, pero no se traducen) intercalados entre los exones (secuencias codificantes, que se transcriben y se traducen). Antes de la traducción, es necesario eliminar los intrones y unir los exones.

Para acordarse de estos nombres, con las elevadas pulsaciones que tenemos en los exámenes, os propongo la siguiente técnica de recuerdo: «En el ARNm de los eucariotas tenemos unos «intrusos» (intrones) que debemos de eliminar para madurar».

Igualmente, es interesante señalar que este proceso de splicing no ocurre siempre de la misma manera, lo que origina diferentes tipos de ARNm de un mismo transcrito y, en consecuencia, diferentes proteínas.