Transcripción del ADN y tipos de ARN: procariotas vs. eucariotas

Tipos de Ácido Ribonucleico (ARN)

ARN Mensajero (ARNm)

El ARNm es el ARN encargado de llevar la información genética desde el ADN en el núcleo hacia el ribosoma para la síntesis de una proteína específica. Se transcribe en el núcleo (en eucariotas). Es monocatenario y representa entre el 2% y 5% del ARN total presente en la célula (Nota: el porcentaje original de 20-25% es muy alto, típicamente es menor).

ARN Ribosómico (ARNr)

El ARNr, junto con proteínas, forma los ribosomas, las estructuras celulares donde ocurre la síntesis de proteínas. Los ribosomas ayudan a decodificar el mensaje genético proveniente del ARNm para iniciar y llevar a cabo la síntesis proteica. El ARNr posee una estructura compleja (primaria, secundaria y terciaria) y es el tipo de ARN más abundante, representando aproximadamente un 80% del ARN en la célula (Nota: el porcentaje original de 70% es cercano, pero 80% es más común).

ARN de Transferencia (ARNt)

El ARNt posee una estructura secundaria (en forma de hoja de trébol) y terciaria (en forma de L). Representa alrededor de un 15% del ARN en la célula (Nota: el porcentaje original de 5% es bajo). Posee un extremo 3' (secuencia CCA) donde se une un aminoácido específico, y una región llamada anticodón que reconoce y se une al codón correspondiente en el ARNm durante la traducción, transfiriendo así el aminoácido correcto a la cadena polipeptídica en crecimiento. Su estructura secundaria característica forma bucles y tallos.

ARN Heterogéneo Nuclear (ARNhn) o Pre-ARNm

El ARNhn corresponde a los transcritos primarios de ARN en eucariotas, antes de sufrir el proceso de maduración. Contiene tanto exones (secuencias codificantes) como intrones (secuencias no codificantes) y es el precursor del ARNm maduro. (Nota: la descripción original era imprecisa).

Transcripción del ADN

Transcripción en Células Procariotas

Iniciación

La ARN polimerasa se une a una subunidad llamada factor sigma (σ), que reconoce y se une a la secuencia del promotor en el ADN. En procariotas, secuencias consenso importantes en el promotor incluyen la caja TATAAT (Pribnow box), localizada aproximadamente a -10 bases del sitio de inicio de la transcripción, y la secuencia TTGACA, localizada a -35 bases. El promotor abarca estas secuencias y las regiones circundantes.

Elongación

Una vez unida al promotor y desenrollada la doble hélice de ADN, la ARN polimerasa comienza la síntesis de la cadena de ARN en dirección 5' → 3', utilizando una de las hebras de ADN como molde.

Finalización

La transcripción finaliza cuando la ARN polimerasa encuentra una señal de terminación en el ADN. En procariotas, existen dos mecanismos principales:

• Terminación independiente de Rho: Implica una secuencia rica en G y C que forma una estructura en horquilla en el ARN, seguida por una secuencia rica en uracilos (U).
• Terminación dependiente de Rho: Requiere la proteína Rho, que reconoce una secuencia específica en el ARN y ayuda a desacoplar la ARN polimerasa del ADN.

En procariotas, no existe una etapa de maduración compleja como en eucariotas; la traducción puede comenzar incluso antes de que la transcripción haya terminado.

Diferencias entre Transcripción Procariota y Eucariota

• Procariota:
  • Actúa generalmente un solo tipo principal de ARN polimerasa.
  • El ARNm no presenta intrones y no requiere splicing (corte y empalme).
  • La transcripción y la traducción ocurren simultáneamente en el citoplasma.
• Eucariota:
  • Actúan tres tipos principales de ARN polimerasa (I, II y III), cada una transcribiendo diferentes tipos de ARN.
  • El transcrito primario (pre-ARNm o ARNhn) presenta intrones y exones, por lo que requiere una etapa de maduración (splicing, adición de cap 5' y cola poli-A).
  • La transcripción ocurre en el núcleo, y la traducción ocurre en el citoplasma; son procesos separados espacial y temporalmente.

Maduración del ARNm en Eucariotas (Splicing)

El proceso de maduración del ARNm solo ocurre en células eucariotas. Luego de ser transcrita la cadena de pre-ARNm (o ARNhn), esta contiene regiones que no codifican para ningún aminoácido, llamadas intrones, intercaladas con regiones codificantes llamadas exones.

En el proceso de splicing (corte y empalme), actúa un complejo molecular llamado espliceosoma (formado por ribonucleoproteínas pequeñas nucleares o RNPpn y otras proteínas). Este complejo reconoce secuencias específicas en los límites intrón-exón, corta y elimina los intrones de la cadena principal y une los exones contiguos, ordenándolos linealmente para formar el ARNm maduro funcional. Este ARNm maduro es luego exportado al citoplasma para la traducción.