Transcripción genética
Keywords: Transcripción genética, ADN, ARN, ARN mensajero, ARN polimerasa, Base nitrogenada, Citoplasma, Citosina, Enzima
La transcripción del ADN es el primer proceso de la expresión genética. Durante la transcripción genética, las secuencias de ADN son copiadas a ARN mediante una enzima llamada ARN polimerasa. La transcripción produce ARN mensajero como primer paso de la síntesis de proteínas. La transcripción del ADN también podría llamarse síntesis del ARN mensajero.
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Transcripción en procariotas
La transcripción del ADN en bacterias ocurre en el citoplasma (al no poseer núcleo celular como las células eucariotas) y consta de una serie de fases consecutivas que son la iniciación, elongación y terminación de la síntesis de ARN.
Iniciación
El complejo de transcripción en el que forma parte la ARN polimerasa, necesita factores de iniciación que se unan a secuencias específicas de ADN para ser reconocidas y se sintetice el ARN cebador. Las secuencias de ADN en las que se ensamblan los complejos de transcripción se llaman promotores. Los promotores tienen secuencias de nucleótidos definidas, donde la más conocida es la caja TATA. Los promotores se localizan en los extremos 5'-terminales de los genes. La ARN polimerasa se une a las secuencias promotoras que incluye la caja TATA. La secuencia promotora está formada por unos 70 pares de bases nitrogenadas, que concuerda con el tamaño de la holoenzima ARN polimerasa que es una esfera de aproximadamente 20 nanometros de diámetro. La ARN polimerasa se une a una de las caras del ADN bicatenario y éste se enrrolla en la enzima de forma similar a como lo hace con el nucleosoma. La interacción entre la ARN polimerasa y el ADN está estabilizada por varios tipos de enlaces débiles como interacciones iónicas, interacciones de Van der Waalls y enlaces de hidrógeno. La unión de ARN polimerasa a ADN se llama complejo cerrado. El reconocimiento del promotor por la ARN polimerasa corre a cargo de la subunidad delta. Aunque la búsqueda del promotor por la ARN polimerasa es muy rápida, la formación de la burbuja de transcripción o apertura del ADN y la síntesis del cebador es muy lenta. La burbuja de transcripción es una apertura de ADN desnaturalizado de 18 pares de bases, donde empieza a sintetizarse el ARN cebador a partir del nucleótido número 10 del ADN molde de la burbuja de transcripción. La burbuja de transcripción se llama complejo abierto. Los ribonucleótidos trifosfato se van uniendo al ADN molde para formar el cebador. La subunidad delta abandona el complejo de transcripción cuando el cebador alcanza una longitud de 10 ribonucleótidos.
Elongación
La ARN polimerasa cataliza la elongación de cadena del ARN. Una cadena de ARN se une por apareamiento de bases a la cadena de ADN, y para que se formen correctamente los enlaces de hidrógeno que determina el siguiente nucleótido del molde de ADN, el centro activo de la ARN polimerasa reconoce a los ribonucleótidos trifosfato entrantes. Cuando el nucleótido entrante forma los enlaces de hidrógeno idóneos, entonces la ARN polimerasa cataliza la formación del enlace fosfodiéster entre la cadena de ARN ya formada y el ribonucleótido entrante con la liberación de pirofostato. La velocidad de síntesis de ARN en E. coli está comprendida entre 30 y 85 nucleótidos por segundo, más lenta que la síntesis de ADN.
Terminación
Al finalizar la síntesis de ARNm, esta molécula ya se ha separado completamente del ADN (que recupera su forma original) y también de la ARN polimerasa, terminando la transcripción. La terminación es otra etapa distinta de la transcripción, porque justo cuando el complejo de transcripción se ha ensamblado activamente debe desensamblarse una vez que la elongación se ha completado. La terminación está señalizada por la información contenida en sitios de la secuencia del ADN que se está transcribiendo, por lo que la ARN polimerasa se detiene al transcribir algunas secuencias especiales del ADN. Estas secuencias son ricas en guanina y citosina, situadadas en el extremo de los genes, seguidas de secuencias ricas en timina, formando secuencias ``palindrómicas, que cuando se transcriben el ARN recien sintetizado adopta una estructura en horquilla que desestabiliza el complejo ARN-ADN, obligando a separarse de la ARN polimerasa, renaturalizándose la burbuja de transcripción.
Algunas secuencias de ADN carecen de la secuencia de terminación, sino que poseen otra secuencia a la que se unen una serie de proteínas reguladoras específicas de la terminación de la transcripción como rho.