Regulación de la Transcripción Genética: Activación, Inhibición y Maduración del ARN

La demanda de los diferentes productos genéticos varía según las condiciones de la célula. La transcripción de cada gen está regulada cuidadosamente para suministrar los productos genéticos en la proporción necesaria. Cualquiera de las etapas de la transcripción puede ser regulada; la unión de la polimerasa y las etapas de inicio son objeto de la regulación preferente. La unión de proteínas a secuencias cercanas o lejanas al promotor también pueden afectar a los niveles de expresión genética. La unión de proteínas puede tanto activar como reprimir la transcripción. En E. coli, una proteína que activa la transcripción es la proteína CAMP.

Por otra parte, los represores son proteínas que bloquean la síntesis de RNA en genes específicos. La elongación de las cadenas de RNA por la RNA polimerasa en bacterias y eucariotas es inhibida por el antibiótico actinomicina D. La proporción plana de estas moléculas se intercala en el DNA de doble hélice entre pares de bases C=C sucesivos, deformando el DNA.

Terminación de la Transcripción

La síntesis de RNA es procesiva y debe ser así porque si una RNA polimerasa libera un transcrito prematuramente, no puede reanudar la síntesis del mismo RNA y debe empezar de nuevo. Sin embargo, al topar con ciertas regiones de estas secuencias, termina la síntesis de RNA. E. coli posee dos señales de terminación (signo RO) y signo (NU). La clase independiente (RO) tiene dos características: la primera es una región cuyo transcrito de RNA tiene secuencias autocomplementarias que permiten la formación de estructuras en forma de horquillas de 15 a 20 nucleótidos antes del final de la hebra de RNA. El segundo rasgo es una serie de tres residuos de A en la hebra molde que se transcribe en 3 residuos de U cerca del extremo 3' de la horquilla. Cuando la polimerasa llega a un lugar determinado con esta estructura, se detiene. Los (NU) carecen de la secuencia de residuos.

Maduración del RNA (mRNA; tRNA)

Gran parte de las moléculas de RNA de bacterias y eucariotas son modificadas en mayor o menor medida tras su síntesis. Algunas de las enzimas que llevan a cabo las reacciones de maduración están formadas por RNA en lugar de proteínas. Una molécula de RNA recién sintetizada recibe el nombre de tránsito primario. La modificación más extensiva de los tránsitos primarios es en los mRNA de los eucariotas y en los tRNA tanto de bacterias como de eucariotas.

mRNA

Un tránsito primario de mRNA eucariótico contiene las secuencias de un gen, aunque las secuencias que codifican al polipéptido puedan no ser contiguas. Los fragmentos del tránsito se denominan intrones y los exones son los fragmentos codificantes. En el proceso de corte y empalme (splicing), los intrones son eliminados del tránsito primario y los exones son unidos para formar una secuencia continua que especifica un polipéptido funcional.

tRNA

Los tránsitos primarios de los tRNA de eucariotas y procariotas también se modifican por eliminación de secuencias de cada extremo y, en algunos casos, por eliminación de intrones.

El destino final de todos los RNA es su degradación regulada y completa. La velocidad de recambio de los RNA es fundamental para determinar su nivel de estado estacionario y la velocidad a la cual cesa la expresión de un gen cuyo producto ya no es necesario para la célula. Durante el desarrollo de los organismos pluricelulares, es importante que ciertas proteínas se expresen solamente en una etapa y que los mRNA que las codifican sean sintetizadas y destruidos en el momento adecuado. La mayoría de los mRNA eucariotas llevan un casquete en 5' que protege al mRNA de las ribonucleasas; además, también presentan una serie de 80-250 residuos en el extremo 3' que forman la cola de poli(A), la cual sirve de unión y protege al mRNA de la degradación enzimática. La cola de poli(A) se añade en un proceso que consta de múltiples etapas. Los tRNA proceden de RNA precursor.