LAS SINTESIS DE PROTEINAS

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TRANSCRIPCIÓN [pic 9][pic 10]

La primera etapa en el flujo de información del ADN al polipéptido es la trascripción de una secuencia de nucleótidos de ADN en una secuencia de nucleótidos de ARN.

En la transcripción eucariota, la mayor parte de la síntesis de ARN requiere una de las tres ARN polimerasas, enzimas que están presentes en todas las células. Las tres ARN polimerasas difieren en los tipos de síntesis de ARN que catalizan. La ARN polimerasa I cataliza la síntesis de varias clases de moléculas de ARNr que son componentes del ribosoma; la ARN polimerasa II de ARN cataliza la producción del ARNm codificante de proteína; y la ARN polimerasa III cataliza la síntesis de ARNt y una de las moléculas de ARNr.

Las ARN polimerasas requieren ADN como molde y tienen muchas similitudes con el ADN polimerasas. Al igual que el ADN polimerasas, las ARN polimerasas realizan la síntesis en la dirección 5’→3’, es decir, se inician en el extremo 5’ de la molécula de ARN sintetizada y continúa agregando nucleótidos en el extremo 3’ hasta que la molécula esté completa (Figura 2-1). Las ARN polimerasas utilizan nucleótidos con tres grupos fosfato (por ejemplo, ATP y GTP) como sustratos para la reacción de polimerización. Conforme los nucleótidos se enlazan al extremo 3’ de ARN, se eliminan dos de los fosfatos. Estas reacciones son firmemente exergónicas y no necesitan la entrada de energía extra.

Recordemos que siempre que las moléculas de ácido nucleico se asocian mediante emparejamiento de bases complementario, las dos cadenas son antiparalelas. Así como las dos cadenas emparejadas del ADN son antiparalelas, la cadena codificante del ADN y la cadena del ARN complementaria también son antiparalelas. Por lo tanto, cuando ocurre la transcripción, conforme el ARN se sintetizan en su dirección 5’→3’, el código del ADN se lee en su dirección 3´→5’.

Normalmente, los científicos se refieren a una secuencia de bases en un gen o a la secuencia de ARN, transcrita de ella como ascendente o descendente desde algún punto de referencia. Ascendente es hacia el extremo 5’ de la secuencia de ARNm o el extremo 3’ de la cadena codificante del ADN, y descendente es hacia el extremo 3’ del ARN o al extremo 5’ de la cadena codificante del ADN. [pic 11]

La síntesis de ARNm incluye iniciación, elongación y terminación

En bacterias y eucariotas aquella secuencia nucleótido en el ADN a la que se unen inicialmente la ARN polimerasa y las proteínas asociadas se le llama promotor. Como el promotor no está trascrito, la ARN polimerasa se mueve más allá del promotor para empezar la transcripción de la secuencia del ADN que codifica la proteína. Diferentes genes pueden tener ligeros cambios en las secuencias promotoras, así la célula puede controlar cuáles genes son transcritos en un momento determinado. Normalmente, los promotores bacterianos se componen de casi 40 bases de largo y se encuentran en el ADN ascendente del punto en el cual la trascripción iniciara. Una vez que la ARN polimerasa ha reconocido al promotor correcto, desarrolla la doble hélice del ADN e inicia la transcripción (Figura 2-2). A diferencia de la síntesis de ADN, la síntesis de ARN no requiere cebador. Sin embargo, la transcripción requiere varias proteínas además de la ARN polimerasa. [pic 12][pic 13]

El primer nucleótido en el extremo 5’ de una nueva cadena de ARN inicialmente retinen su grupo trifosfato (vea la figura 2-1). Sin embargo, durante la etapa de elongación de la trascripción, como cada nucleótido adicional está incorporado en el extremo 3’ de la molécula de ARN en crecimiento dos de sus fosfatos son removidos en una reacción exergónica que permite al fosfato restante convertirse en parte de la columna de azúcar fosfato (como en la replicación de ADN). El último nucleótido incorporado tiene un grupo 3’-hidroxilo.

La elongación del ARN continúa hasta la terminación, cuando el ARN polimerasa reconoce una secuencia de terminación que consiste en una secuencia de bases en el molde del ADN especifica. Esta señal conduce a una separación entre en ARN polimerasa molde del ADN y el recién sintetizado ARN.

La terminación de la transcripción ocurre por diferentes mecanismos en bacterias y eucariotas. EN las bacterias, la transcripción se detiene al encontrar la secuencia de terminación. Cuando el ARN polimerasa llega a la secuencia de terminación, libera el ADN codificante y la nueva cadena del ARN. En las células eucariotas, la ARN polimerasa agrega nucleótidos a la molécula de ARNm después de que pasa la secuencia de terminación. El extremo 3’ del ARNm queda separado de la ARN polimerasa cerca de 10 a 35 nucleótidos después de la secuencia de terminación.

Sólo una cadena en una región del ADN codificante de proteína se utiliza como molde. Por ejemplo, considere un segmento de ADN que contiene la siguiente secuencia de bases de ADN en la cadena molde:

(3’TAACGGTCT—5’) Si se utilizara la cadena de ADN complementaria (5’—ATTGCCAGA—3’) como molde, se produciría un mensaje que especifica una proteína totalmente diferente (y posiblemente no funcional). Sin embargo, que una cadena sea transcrita para un gen dado no significa que la misma cadena de ADN siempre es el molde para todos los genes a lo largo de una molécula de ADN cromosómica. En lugar de eso, una cadena particular puede servir como la cadena molde para algunos genes y como cadena no codificante para otros (Figura 2-3) [pic 14][pic 15]

El ARN mensajero contiene secuencias de bases que no codifican directamente a la proteína

Una molécula de ARNm completa tiene más información que la secuencia de nucleótidos que codifican una proteína. La figura 2-4 muestra un típico ARNm bacteriano, en las bacterias y eucariotas, la ARN polimerasa inicial la transcripción de un gen ascendente de la secuencia de ADN codificante para proteína. Como resultado, el ARNm tiene una secuencia líder no codificante en su extremo 5’. La secuencia líder tiene sitios reconocidos de uniones de ribosomas, que posicionan adecuadamente a los ribosomas para que traduzcan el mensaje. El codón iniciador sigue a la secuencia líder e indica el comienzo de la secuencia codificable que contiene el mensaje real para el polipéptido. A diferencia de la codificación en células eucariotas, en las células bacterianas es común que más de un polipéptido sea codificado por una sola molécula de ARNm. En el extremo de cada secuencia codificante, un codón de parada indica el extremo de la proteína. Los codones de parada, UAA, UGA,