Replicación, transcripción y traducción del ADN: procesos clave de la biología molecular
Replicación del ADN
La replicación es semiconservativa, bidireccional, semidiscontinua y requiere un primer.
Enzimas de la replicación
ADN polimerasa:
- ADN polimerasa I: rellena los espacios donde había primer.
- ADN polimerasa II, IV y V: participan en la reparación.
- ADN polimerasa III: realiza la replicación.
Enzimas anexas:
- Helicasa: separa las hebras.
- Topoisomerasa: desenrolla la molécula.
- SSB (proteínas de unión a ADN monocatenario): mantiene separadas las hebras.
- Primasa: forma el primer.
- ADN ligasa: une los fragmentos.
Sustrato de la ADN polimerasa
Los dNTP (dATP, dGTP, dTTP, dCTP) son incorporados liberando PPi.
Transcripción
La transcripción es realizada por la ARN polimerasa, utiliza como molde la hebra molde de ADN, emplea nucleótidos trifosfato y requiere el cofactor Mg2+. Se inicia en un sitio específico y no requiere primer.
Estructura del gen
- Región reguladora o enhancer: se unen los factores de transcripción.
- Región promotora: se une la ARN polimerasa.
- Región codificante: contiene la información que se transcribe.
Inicio de la transcripción en la región promotora
El TFIID facilita la unión al ADN, luego se unen el TFIIB y finalmente el TFIIH, que permiten el comienzo de la transcripción y ayudan al ARN a posicionarse en la caja TATA. La TBP facilita el posicionamiento de la ARN polimerasa II.
Finalización de la transcripción
Existen dos mecanismos:
- Dependiente de Rho: la proteína Rho se une al ARNm naciente.
- Independiente de Rho: se forma una horquilla por autocomplementariedad en el ARNm naciente. La zona rica en adenina desestabiliza la unión al unirse el uracilo.
Procesamiento del pre-ARNm
- Se adiciona la 7-metilguanosina (cap) en el extremo 5'.
- Se adiciona la cola poli(A) en el extremo 3'.
- Se eliminan los intrones.
Splicing
Es el proceso de corte y empalme realizado por el espliceosoma, un complejo de ribonucleoproteínas (snRNPs).
Traducción
Código genético
El código genético presenta las siguientes características:
- Está formado por tripletes (codones).
- Su lectura es lineal y no superpuesta.
- Es degenerado, pero no ambiguo.
- Es universal.
Activación de los aminoácidos
La enzima aminoacil-ARNt sintetasa une el aminoácido a su ARNt correspondiente, con gasto de ATP.
Papel de los ARNt y ARNm
El ARNt lee el código genético mediante su anticodón, mientras que el ARNm contiene el codón.
Etapas de la traducción
- Activación de los aminoácidos.
- Iniciación de la síntesis.
- Elongación del polipéptido.
- Terminación y liberación del polipéptido.
- Plegamiento y modificaciones postraduccionales.
Iniciación
Los factores de iniciación IF3 e IF1 permiten la correcta posición de la subunidad pequeña del ribosoma en el AUG.
Elongación
| Función | Procariota | Eucariota |
|---|---|---|
| Media la entrada del aminoacil-ARNt | EF-Tu | eEF-1α |
| Guía los ARNt hacia la subunidad mayor | EF-Ts | eEF-1α |
| Mueve el ribosoma a lo largo del ARNm | EF-G | eEF-2 |
Ningún ARNt tiene anticodón para los codones de terminación UGA, UAG y UAA.
Factores de liberación
- RF1: reconoce UAG y UAA.
- RF2: reconoce UGA y UAA.
- RF3: reconoce todos los codones de terminación. Es una GTPasa que provoca la disociación del complejo biosintético.
Modificaciones postraduccionales
- Pérdida de la metionina inicial.
- Modificación de residuos de aminoácidos mediante fosforilación, metilación y acetilación.
- Incorporación de grupos carboxilo o amino a algunos aminoácidos.
- Incorporación de polisacáridos (glicosilación) en algunas proteínas.
- Incorporación de diferentes grupos prostéticos.
- Formación de enlaces disulfuro.
No todas las proteínas presentan modificaciones postraduccionales, ni todas en la misma cantidad. Estos procesos son dinámicos. La fosforilación ocurre solo en serina, treonina y tirosina, mientras que la ubiquitinación ocurre solo en lisina.