TRANSCRIPCIÓN | Biología Molecular 2/4

Buenas, hoy vamos a analizar el proceso de transcripción celular. Para ello, tenemos que entender en el contexto en el que se produce dicho proceso.

El dogma central de la biología molecular consta de la replicación del ADN con el fin de poder multiplicar la celularidad, la transcripción, que es la capacidad de hacer un ARN de un determinado fragmento de ese ADN, y la traducción, el poder generar proteínas a partir de los diferentes tipos de ARN generados a partir del ADN. Dentro de acá de los ARN, luego de la transcripción, podemos tener ARN transcripcionales, mensajeros, ribosomales, entre otros.

Recordemos que el ARN está formado por nucleótidos, más específicamente ribonucleótidos, formados por un ácido fosfórico, por una aldopentosa ribosa, y por diferentes bases nitrogenadas. En el caso del ARN, vamos a estar formados por adenina, uracilo, citosina y guanina.

La transcripción consta de utilizar una molécula de ADN como molde en un determinado sector, el cual se van a romper los puentes de hidrógenos y vamos a utilizar una de esas hebras como hebra molde. Esta hebra molde tiene ciertas características.

Es antisentido y no codificante. ¿Por qué antisentido? Porque tiene la dirección 3 prima, 5 prima.

Esta hebra se va a utilizar de guía para poder sintetizar una nueva hebra en formato ARN, que va a ser la hebra transcripta, que va a tener sentido, que va a codificar. Para ello, van a interactuar diferentes factores de transcripción y enzimas.

Ahora vamos a observar un poco más en profundidad el proceso de transcripción. Vamos a observar que en una determinada región del ADN se van a romper los puentes de hidrógeno y se van a separar ambas hebras. Una de estas hebras va a ser nuestra hebra molde, la que tiene sentido 3 prima, 5 prima,

que se va a utilizar de guía para la síntesis de ese nuevo ARN. El proceso consta en diferentes etapas. Primero vamos a tener lo que es el promotor. El promotor, como observamos acá, es una determinada región del ADN, el cual tiene una determinada secuencia.

Por ejemplo, acá tenemos la secuencia guanina, citosina, guanina, timina, adenina, timina, adenina, guanina. O sea, que esta determinada región del ADN, la cual llamamos promotor, me va a indicar que de este sector hacia adelante se va a ubicar codificado un determinado ARN, ya sea mensajero, transcripcional o de transferencia.

En este caso puntual, tenemos el promotor del mensajero. Lo que va a continuar es la unión de los factores de transcripción en este determinado promotor, lo que va a estimular luego la unión de las diferentes polimerasas a estos factores de transcripción y comenzar la síntesis de esa nueva cadena en formato ARN, como vemos acá en verde.

Recordemos que las polimerasas lo que hacen es poder colocar los nucleótidos en las regiones que le corresponden. Se van a basar entonces en la ley de Chargaff de complementariedad de bases.

Las adeninas van a complementarse con uracilo y viceversa, y las guaninas con citosina y viceversa. Así, luego de esta polimerización, va a haber determinados sectores inhibitorios que van a culminar esa transcripción.

Y el resultado va a ser una molécula de ARN inmaduro. Inmediatamente que termina la transcripción del ARN, se vuelven a armar los puentes de hidrógeno y se vuelve a formar la estructura de doble hélice del ADN sin modificaciones.

Luego de la transcripción de un ARN, lo que tenemos es simplemente una hebra de ribonucleótidos. A eso lo denominamos inmaduro, ¿por qué? Tiene que ocurrir modificaciones post-transcripcionales específicas para ese tipo de ARN, que le den, por un lado, función y, por otro lado, protección para que puedan salir del núcleo y en citoplasma cumplir su función.

Ahora vamos a analizar cómo maduran los diferentes tipos de ARN. Conceptualmente, tenemos tres grandes ARNs: el de transcripción, ribosomal y mensajero. El mensajero tiene el código, tiene la guía para poder realizar esa síntesis de proteína.

El ribosomal le da el sitio, como la fábrica, el sitio en donde se va a producir esa síntesis de proteínas. Y el transcripcional es el que permite llevar al sitio los diferentes aminoácidos para poder unirlos y hacer las proteínas.

Analicemos cómo es la transcripción del ARN mensajero. El ARN mensajero es el que va a llevar la información, la guía de los pasos de cómo se ubican los aminoácidos para poder generar esa nueva proteína.

El ARN mensajero representa el 5% del total del ARN celular, bastante poco. Se ubica en núcleo y va a cumplir su función en citoplasma. Para eso, la transcripción del ARN mensajero se va a ubicar la caja TATA.

¿Por qué caja TATA? Porque el promotor es una secuencia de ADN que está formada por varias timinas y adeninas flanqueadas por guaninas y citosinas, el ejemplo que vimos anteriormente. A este promotor se le van a unir factores de transcripción que van a hacer que se active la polimerasa 2.

Esa polimerasa va a dar lugar a la síntesis del ARN. Hay tres modificaciones importantes que se le va a realizar al ARN mensajero para poder madurarlo. Por un lado, la formación del capuchón. El capuchón, ubicado en el extremo 5 prima, no es más que un GTP, una guanosina trifosfato, que tiene un metilo en su estructura.

Esto hace que sea hidrófobo y que rechace, por ejemplo, enzimas como ribosomas que pueden unírsele e hidrolizar esta molécula una vez que salga hacia el núcleo. O sea, que tiene una función de protección el capuchón.

En el otro extremo, tenemos lo que se conoce como la cola poli-A. Es simplemente una gran secuencia de adeninas que también tiene una función de protección. Y por último, tenemos el proceso del splicing.

El splicing, como traducción literal, sería empalme y reordenamiento. El splicing prácticamente se basa en eliminar aquellas regiones del ARN mensajero inmaduro que no codifican para la proteína en cuestión,

que los denominamos intrones, y quedarnos únicamente con aquellas regiones que sí codifican para esta proteína final, que denominamos exones. Para el splicing se utilizan ribonucleoproteínas. Estas riboproteínas son enzimas que tienen una parte proteica y una parte no proteica, formada por ribonucleótidos.

Estas proteínas se unen en diferentes sectores y van a eliminar los que no codifican y quedarnos con los que sí codifican. Así nos va a quedar todos los exones en nuestro ARN mensajero maduro y una serie de ribonucleótidos que van a ser degradados.

poder utilizarse para generar otros tipos de ARN en un futuro. Ahora vamos a analizar la transcripción del ARN transcripcional. El ARNt es el encargado de poder llevar y ubicar en el sitio correcto el aminoácido en cuestión para hacer la secuencia de proteínas.

El ARN de transferencia representa aproximadamente el 15% del total del ARN celular. Se genera dentro del núcleo y va a cumplir su función en citosol y va a unirse a aminoácidos libres y llevarlos al ribosoma. La transcripción del ARN de transferencia consta de un promotor en el ADN, que conocemos como caja A y B,

el cual se le unen factores de transcripción que estimulan a la polimerasa número 3. Una vez sintetizada esa hebra de ARN transcripcional inmaduro, le ocurren tres modificaciones post-transcripcionales. Una de ellas es la inserción de la ribozima en el extremo 5 prima.

La ribozima es una enzima que tiene un grupo fosfato extra. Eso hace que esté inactiva, entonces se ubica en lo que son sus sustratos, pero al estar inactiva no hidrolizan. Al estar ocupado ahí en su sitio activo, hace que otras enzimas no puedan ubicarse ahí. Por ende, tiene una función de protección, muy similar al capuchón.

En el extremo 5 prima se inserta una secuencia CCA, citosina, citosina, adenina, con un hidroxilo. Esto tiene dos funciones: por un lado, protección y, por otro lado, el sitio de unión para el aminoácido específico. Tenemos diferentes metilaciones en estos sectores, donde va a lograr que el ARN de transferencia se pliegue de esta forma.

Por atracción en estas regiones de grupos hidrófobos, gracias a los metilos, que van a alejarse del exterior, que es hidrofílico. Esto va a ser clave para determinar la figura en trébol de tres hojas, tan característica del ARN de transferencia.

Recordemos entonces que en este extremo 3 prima se va a ubicar el sitio de unión para el aminoácido en un futuro. Qué aminoácido se una en este sector va a ser determinado por esta región, que es la que se ubica el anticodón. El anticodón son tres bases nitrogenadas que entran en relación con el mensajero, con un sector del mensajero y permiten la colocación específica del aminoácido en una posición.

Por último, vamos a analizar la transcripción del ARN ribosomal. El ARN ribosomal forma el 80% del total del ARN que tiene una célula. Este porcentaje es totalmente lógico, ya que podemos observar que con el microscopio electrónico de barrido, podemos observar los ribosomas, ya sea libres o adheridos al retículo endoplasmático.

Mientras que el ARN mensajero o de transcripción es imposible verlo con un microscopio. El ARN ribosomal va a formar los ribosomas, que le van a dar un sitio al mensajero y al de transcripción para poder hacer la síntesis proteica. Va a dar una gran cantidad de promotores que me determinen diferentes cadenas de ARN ribosomal.

Los diferentes ARNs ribosomales van a asociarse a proteínas y van a formar en lo que en la histología observamos como un ribosoma, con una subunidad mayor y una subunidad menor. El ribosoma va a ser el sitio de la síntesis proteica tanto en células eucariotas como procariotas. En ambos hay una subunidad mayor y una subunidad menor, pero vamos a observar que el tamaño se diferencia entre una célula y otra.

Vamos a observar así que las células eucariotas tienen la subunidad mayor 60S y menor 40S, mientras que las procariotas tienen su unidad mayor 50S y su unidad menor 30S. La S es una unidad que significa segmentación, que prácticamente está hablando del tamaño de la masa a un nivel muy pequeño de estas dos estructuras.

El recordar esta diferencia de tamaño entre células eucariotas y procariotas a nivel de los ribosomas es clave para poder entender el mecanismo de acción de diferentes antibióticos. Algunos antibióticos van a inhibir la síntesis de proteínas en bacterias por inhibir o la estructura 50S o 30S, no teniendo contacto con nuestros ribosomas eucariotas.

Hasta aquí llegamos con los procesos de