Ejercicio resuelto de Transcripción · Biología · Cantabria · 2020

Mediante un dibujo claro describa el mecanismo mediante el cual la célula sintetiza un m-RNA. ¿En qué consiste la maduración del RNA mensajero? ¿En qué compartimento celular tienen lugar los fenómenos citados anteriormente? [2 puntos]

$\textbf{Mediante un dibujo claro describa el mecanismo mediante el cual la célula sintetiza un m-RNA. ¿En qué consiste la maduración del RNA mensajero? ¿En qué compartimento celular tienen lugar los fenómenos citados anteriormente? [2 puntos]}$

El mecanismo por el que la célula sintetiza un ARN mensajero es la TRANSCRIPCIÓN: la copia de la información de un gen del ADN a una molécula de ARN.



CÓMO FUNCIONA. La enzima ARN POLIMERASA reconoce una secuencia del ADN llamada PROMOTOR, situada delante del gen, se une a ella y abre localmente la doble hélice formando una burbuja de transcripción. De las dos hebras del ADN, la enzima copia solo UNA: la que lee, recorriéndola en sentido tres prima a cinco prima, se llama HEBRA MOLDE; la otra, que no se copia, se llama HEBRA CODIFICANTE, porque su secuencia coincide con la del ARN resultante salvo en que donde el ADN pone timina el ARN pone uracilo. El ARN se sintetiza, por tanto, en sentido CINCO PRIMA A TRES PRIMA, y es complementario y antiparalelo del molde.

El proceso tiene tres etapas. En la INICIACIÓN la ARN polimerasa se une al promotor, guiada en procariotas por el factor sigma y en eucariotas por los factores de transcripción. En la ELONGACIÓN la enzima avanza abriendo la hélice por delante y cerrándola por detrás, y va añadiendo ribonucleótidos complementarios del molde a razón de varias decenas por segundo. En la TERMINACIÓN reconoce una señal de fin, se libera el ARN y la doble hélice se cierra por completo. A diferencia de la ADN polimerasa, la ARN polimerasa NO necesita cebador y su actividad correctora es mucho menor, lo que se tolera porque el ARN es una molécula transitoria.

EN QUÉ CONSISTE LA MADURACIÓN. En las células EUCARIOTAS el producto directo de la transcripción no es un ARN mensajero utilizable, sino un TRANSCRITO PRIMARIO o ARN heterogéneo nuclear, que debe sufrir tres modificaciones antes de salir del núcleo:

CAPERUZA en el extremo 5 prima: se le añade una 7-metilguanosina en cuanto el transcrito empieza a formarse. Protege el ARN de las nucleasas, sirve de señal de reconocimiento para el ribosoma en la iniciación de la traducción y facilita la salida por los poros nucleares.

COLA DE POLI-A en el extremo 3 prima: se le añaden entre 100 y 250 adeninas. Protege también el extremo del ARN, y su longitud determina la vida media del mensajero: a medida que se acorta, el ARN se degrada.

CORTE Y EMPALME o splicing: se ELIMINAN los INTRONES —los fragmentos no codificantes, que en los genes humanos suelen ser la mayor parte— y se empalman entre sí los EXONES, los fragmentos que sí codifican. Lo realiza el espliceosoma, un complejo de ARN pequeños nucleares y proteínas. Un mismo transcrito puede empalmarse de maneras distintas —maduración alternativa—, de modo que un solo gen puede dar varias proteínas diferentes; ahí está una de las razones de que el genoma humano tenga muchos menos genes que proteínas.

En las células PROCARIOTAS no hay maduración: sus genes carecen de intrones y el ARN mensajero se traduce mientras aún se está transcribiendo.

EN QUÉ COMPARTIMENTO OCURREN. Los dos fenómenos —la transcripción y la maduración— tienen lugar en el NÚCLEO de la célula eucariota. La transcripción se produce sobre la cromatina descondensada, es decir, sobre la eucromatina; la maduración, sobre el propio transcrito, a medida que se sintetiza y en el nucleoplasma. Solo el ARN mensajero YA MADURO atraviesa los poros nucleares y pasa al citoplasma, donde será traducido en los ribosomas.

Esa separación espacial tiene una consecuencia importante: al ocurrir la transcripción y la traducción en compartimentos distintos, la célula eucariota puede regular la expresión de sus genes en dos puntos sucesivos —qué se transcribe y qué ARN maduro sale del núcleo—, con una finura que la célula procariota, donde ambas cosas ocurren a la vez y en el mismo sitio, no puede alcanzar.