El Ácido Ribonucleico: ARN

¡Hola lectores! bienvenidos una vez más a adentrarnos en el mundo de la genética. En esta ocasión nos centraremos en otro polímero biológico: el ácido ribonucleico. ¡Espero que te sea útil y no olvides comentar!😎🔬

Las células leen el genoma: de ADN a Proteína

Sólo cuando la estructura del ADN fue descubierta en los comienzos de los años 50 del siglo XX, resultó finalmente entendible cómo la información hereditaria se codificaba en las células.

Esta información se guarda en secuencias específicas de nucleótidos en las cadenas de ADN. 

El ADN contenido en los genomas no se transforma directamente en proteínas, debe utilizar el ARN como intermediario. Cuando la célula necesita una proteína en particular, utilizará una  secuencia específica de nucleótidos que se encuentra en una porción de del ADN de un cromosoma.

Esta secuencia de ADN que codifica para una proteína en particular, se copia en primer lugar a ARN, mediante un proceso llamado transcripción.

Estos ARN copiados se utilizan como templados para la síntesis de proteínas, mediante un proceso que se llama traducción.

Todas las células, desde las bacterias hasta los humanos, expresan su información genética de esta forma. Este es un principio biológico fundamental que recibe el nombre de Dogma Central de la Biología Molecuar (Figura 1).

Figura 1. Dogma central de la Biología molecular. El flujo de la información genética del ADN al ARN (transcripción) y de ARN a proteína (traducción). Un evento que ocurre en todas las células vivas.

Del ADN al ARN

La transcripción y la traducción son eventos fisiológicos celulares a través de los cuales las células, leen y expresan las instrucciones guardadas en sus genes.

Debido a que se pueden realizar muchas copias de ARN idénticas, la célula es capaz de sintetizar muchas proteínas iguales en respuesta a una demanda metabólica.

Además, una célula puede cambiar o regular su expresión genética (cuantas proteínas expresa) de acuerdo a las necesidades del momento. Esta regulación se hace frecuentemente controlando la producción de ARN, es decir, la transcripción (Figura 2).

Figura 2. Los genes pueden expresarse con eficiencias diferentes. En el ejemplo, el gen A se transcribe y traduce de forma más eficiente que el gen B. Por lo tanto, habrá mucha más proteína A sintetizada en la célula que proteína B.

Porciones de ADN se transcriben a ARN

El primer paso que una célula debe realizar para suplir una demanda de proteína es copiar las instrucciones genéticas de una secuencia de nucleótidos, es decir, debe leer un gen.

La información del gen se transcribe en un nuevo polímero de nucleótidos llamado ARN que tiene algunas diferencias a nivel químico.

Como el ADN, el ARN es un polímero lineal formado por 4 monómeros (subunidades) unidas mediante enlaces fosfodiéster (Figura 3). 

Figura 3. Se muestra una cadena de ARN corta formada por sus 4 nucleótidos. El enlace fosfodiéster que une los nucleótidos entre sí es de la misma naturaleza que el enlace fosfodiéster en el ADN.

Los nucléotidos del ARN difieren de los nucléotidos del ADN en dos aspectos: 

1) Los nucleótidos del ARN son ribonucleótidos (no desoxiribonucleótidos como en el ADN). Es decir, poseen un azúcar ribosa.

2) El ARN contiene las bases Adenina (A), guanina (G) y citosina (C) como el ADN, pero tiene una base diferente que se denomina Uracilo (U) en el lugar de la Timina (T) que es característica del ADN (Figura 4).

Figura 4. El ARN contiene azúcar ribosa que difiere de la desoxirriobosa del ADN por poseer un grupo -OH adicional. El ARN contiene la base Uracilo que difiere de la Timina del ADN por la ausencia de un grupo -CH3.

Aunque estas diferencias entre ADN y ARN son mínimas, el ADN difiere dramáticamente del ARN en su estructura polimérica. Mientras que el ADN siempre se encuentra en la célula como una doble cadena en forma de hélice, el ARN es un polímero simple cadena.

El ARN por lo tanto, puede plegarse en formas particulares. Esta capacidad de plegamiento le proporciona propiedades estructurales y catabólicas específicas. Es decir, el ARN además de llevar un mensaje para una proteína puede tener otras funciones metabólicas.

Las células producen diferentes tipos de ARN

La mayoría de los genes codifican para una secuencia de aminoácidos para generar una proteína.  El ARN copiado que lleva la secuencia de una proteína se denomina ARN mensajero (ARNm).

Sin embargo, muchos ARN no llevan información la generar una proteína y hasta ahora han sido identificadas diferentes secuencias de ARN que tienen funciones diferentes (Tabla 1).