Protección y modificación de los extremos del pre-ARNm
La formación de la molécula madura comienza con el capeo del extremo 5' (capping). Este mecanismo se pone en marcha muy temprano, cuando la longitud del transcrito primario sintetizado es de apenas unos 30 nucleótidos.
La esencia del proceso radica en la adición de un residuo de trifosfato de guanosina (GTP) al fragmento de pre-ARNm. Es de destacar que la molécula de GTP se une mediante su extremo 5' al extremo 5' del transcrito, lo que da lugar a la formación de un enlace fosfodiéster 5',5' atípico entre ambos. La etapa final del capeo es la metilación de la guanina dentro del GTP. La estructura de la «caperuza» (cap) resultante tiene el aspecto de 7-metil-G(5')ppp(5')X..., donde el símbolo X designa el primer nucleótido de la cadena de pre-ARNm.
La segunda modificación importante es la poliadenilación del extremo 3', que tiene lugar una vez finalizada la transcripción. De llevar a cabo esta etapa se encarga la enzima poli-A polimerasa. Esta cataliza la síntesis de la secuencia poli-A en el extremo 3' del transcrito primario, construyendo una cadena de 100 a 200 residuos de ácido adenílico. La presencia de la cola poli-A cumple dos funciones de importancia crítica:
- Facilita significativamente la salida de la molécula de ARNm del núcleo.
- Retarda la hidrólisis del ARNm por parte de enzimas en el citoplasma.
Cabe recordar estrictamente que tales elementos de protección no están presentes en todos los tipos de ácidos nucleicos: los ARN de transferencia y ribosomales carecen por completo de caperuza y de la secuencia poli-A.
Estructura interna del transcrito y corte y empalme (splicing)
El transcrito primario (pre-ARNm) es una copia complementaria exacta del gen. Su composición incluye dos tipos de secuencias alternas:
- Exones: regiones codificantes que portan información sobre partes de la molécula de la futura proteína.
- Intrones: secuencias no codificantes que la célula necesita eliminar.
El proceso de escisión de los intrones del transcrito primario y la subsiguiente unión de los extremos de los exones entre sí para formar un ARNm «maduro» recibe el nombre de splicing (corte y empalme).
Los participantes clave en el mecanismo de splicing son las ribonucleoproteínas pequeñas nucleares (RNPsn). La estructura de cada RNPsn incluye una molécula de ARN pequeño nuclear (ARNsn) y un esqueleto proteico compuesto por varios protómeros. Al unirse, estos complejos forman una gran estructura funcional: el espliceosoma.
Etapas de la reacción de splicing:
- Determinadas RNPsn, empleando el principio de complementariedad, reconocen con precisión las secuencias específicas dentro de los intrones.
- El espliceosoma cataliza la escisión del enlace fosfodiéster 3',5' exactamente en el límite de contacto entre el exón y el intrones.
- Se produce a continuación la unión precisa de los extremos de dos exones vecinos.
Modificaciones postranscripcionales del ARNr y formación de ribosomas
El procesamiento también afecta a los ARN ribosomales. La maduración del ARNr consiste en la formación de las moléculas «maduras» finales a partir de un único precursor común de alto peso molecular. Como resultado de dicho procesamiento, aparecen en la célula los tipos de ARNr maduro denominados 28S, 18S y 5,8S.
Todas estas moléculas maduras forman parte de la composición química del ribosoma, el orgánulo celular más importante que lleva a cabo la biosíntesis de proteínas.
Además de los ARN ribosomales, el ribosoma contiene diversas proteínas. Los componentes del orgánulo trabajan en conjunto y las funciones del ARNr y de las proteínas en su composición se dividen en tres categorías:
- Estructural (formación de la arquitectura del complejo).
- Regulatoria (control de las etapas de ensamblaje de la cadena polipeptídica).
- Catalítica (garantía de las reacciones químicas de la biosíntesis).
En resumen: respuestas a preguntas sobre el tema
¿En qué consiste el mecanismo de splicing alternativo?
El mecanismo de splicing alternativo consiste en que varios exones del transcrito primario se unen en diversas combinaciones. Las fuentes también indican la combinación del splicing alternativo con la poliadenilación. Como resultado, a partir de un mismo transcrito primario se forman varios ARNm maduros diferentes, lo que permite sintetizar diversas proteínas a partir de un solo gen.
Formas de implementación del proceso:
- Uso de diferentes promotores: se forman transcritos con diferentes extremos 5' y un número variable de exones.
- Cambio en la posición del punto de inicio (sitio de splicing).
- Splicing en casete: selección de diferentes exones a partir de ARNm idénticos.
¿Cómo se lleva a cabo el procesamiento de los ARN de transferencia (ARNt)?
El procesamiento de los ARN de transferencia representa una secuencia de cambios estructurales y químicos de los transcritos primarios.
El proceso comprende las siguientes fases:
- Procesamiento de los extremos: acortamiento de la molécula mediante la eliminación de regiones sobrantes en los extremos 5' y 3'.
- Splicing: escisión del intrón ubicado en la región central de la molécula (el bucle del anticodón).
- Modificación de bases: cambio químico del 10–15% de las bases nitrogenadas (por ejemplo, formación de dihidrouridina, ribotimidina, pseudouridina).
- Formación del sitio aceptor: adición del triplete -CCA al extremo 3', necesario para la unión del aminoácido.
Para no confundir los términos al describir la estructura del pre-ARNm, recuerda: Exones — Están codificados, permanecen en el ARNm. Intrones — Intermedios eliminados (se escinden durante el corte y empalme o *splicing*).
Preguntas de clases y exámenes
¿En qué momento se inicia la reacción de capeo?
El proceso de capeo del extremo 5' comienza muy temprano, cuando la longitud del transcrito primario sintetizado alcanza aproximadamente los 30 nucleótidos.
¿Qué funciones cumple la secuencia poli-A?
La cola poli-A, compuesta por 100–200 residuos de ácido adenílico, facilita la salida del ARN mensajero del núcleo y retarda eficazmente su hidrólisis en el citoplasma.
¿De qué se compone el espliceosoma?
El espliceosoma se forma a partir de ribonucleoproteínas pequeñas nucleares (RNPsn). A su vez, cada RNPsn consta de un ARN pequeño nuclear (ARNsn) y un esqueleto proteico que incluye varios protómeros.
¿Contienen caperuza y cola poli-A los ARN ribosomales y de transferencia?
No. La presencia de la caperuza en el extremo 5' y de la secuencia poli-A en el extremo 3' es característica del ARNm, mientras que el ARNt y el ARNr no contienen estas estructuras.
Qué más repasar sobre el tema
- Mecanismo de formación del enlace fosfodiéster 5',5' durante el capeo
- Principios de funcionamiento de la enzima poli-A polimerasa
- Reconocimiento complementario de intrones por parte de los complejos de RNPsn
- Funciones catalíticas de las moléculas de ARNr dentro del ribosoma
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