Transcripción del ADN: etapas, tipos de ARN y transcripción inversa

Transcripción

Transcripción: Es la síntesis de una molécula de ARN a partir de la información contenida en el ADN. Consiste en utilizar la secuencia de desoxirribonucleótidos de un gen para la síntesis de una secuencia de ribonucleótidos, que será complementaria y antiparalela a la llamada hebra molde del ADN. La proteína implicada es la ARN polimerasa (también denominada transcriptasa).

Tipos de ARN sintetizado

• ARNr: constituye los ribosomas.
• ARNt: transporta aminoácidos a los ribosomas durante el proceso de traducción.
• ARNm: secuencia que se traducirá posteriormente a proteínas.

Replicación vs. transcripción y transcripción inversa

La replicación copia el cromosoma entero; la transcripción afecta normalmente a un gen (o a un conjunto limitado de genes). La transcripción inversa consiste en la síntesis de ADN a partir de ARN; ocurre en algunos virus cuyo material genético es ARN (por ejemplo, en retrovirus) y en ciertos casos asociados a virus como el SARS-CoV-2, agente causal de la COVID-19.

Proceso de transcripción

Etapas generales:

1. ARN polimerasa se une al promotor.
2. Formación de la burbuja de transcripción: una parte de la doble hélice se abre formando esta burbuja.
3. ADN molde: una de las cadenas de ADN sirve como molde para la ARN polimerasa en la síntesis del ARN; por tanto, una sola cadena aporta la información.

Estructura y hebras

La doble hélice está formada por dos cadenas con funciones distintas durante la transcripción:

• Cadena molde (cadena simple que sirve de molde): es complementaria y antiparalela al nuevo ARN formado.
• Cadena codificante: es idéntica en secuencia de nucleótidos al nuevo ARN formado, excepto que la Timina (T) del ADN se sustituye por Uracilo (U) en el ARN.

Iniciación

En el interior del núcleo, una ARN polimerasa reconoce la señal de iniciación del segmento de ADN que va a transcribir; estas señales se denominan promotores y son secuencias cortas de bases nitrogenadas a las que se unen las ARN polimerasas. La ARN polimerasa provoca la apertura de la doble hélice para exponer las bases del ADN y permitir la incorporación de los nuevos ribonucleótidos (A, C, G y U).

Elongación

La ARN polimerasa avanza a lo largo de la cadena de ADN leyendo en el sentido 3' → 5', mientras que la síntesis del ARN se realiza en sentido 5' → 3'. La enzima selecciona el ribonucleótido cuya base es complementaria con la base de la cadena de ADN molde. Las reglas de complementariedad aplicadas son:

• En el ADN, la T se empareja con la A.
• En la transcripción, la A del ADN se empareja con el U del ARN.
• G con C y C con G.

Delante de la burbuja de transcripción la hélice se va desenrollando (actividad asociada a proteínas con función de tipo helicasa) y detrás se vuelve a enrollar (intervienen actividades de topoisomerasas, como la girasa), lo que evita el superenrollamiento del ADN. La cadena de ARN se sintetiza en sentido 5' → 3' hasta llegar a una secuencia de terminación.

Terminación

La terminación indica el cierre de la burbuja formada en el ADN y la separación de la ARN polimerasa del ARN transcrito. En muchos sistemas de transcripción bacteriana, la terminación requiere una proteína denominada factor Rho, que es un hexámero formado por seis subunidades idénticas con actividad de helicasa dependiente de ATP y que reconoce una secuencia en el ARN sintetizado.

Conceptos clave

• ARN polimerasa: enzima responsable de sintetizar ARN a partir de ADN.
• Promotor: secuencia de ADN donde inicia la transcripción.
• Hebra molde: cadena de ADN usada como patrón para sintetizar ARN.
• Burbuja de transcripción: región de ADN de cadena simple donde tiene lugar la síntesis.
• Factor Rho: proteína implicada en la terminación dependiente de Rho.