[0:00]En células eucariotas el proceso de transcripción ocurre en el núcleo celular, donde la enzima ARN polimerasa 2 lee una región específica del ADN llamada gen. Y sintetiza una molécula de ARN complementaria al ADN original, conocida como ARN mensajero. Este se someterá a una serie de procesamientos para así luego poder salir del núcleo al citoplasma, donde va a ser traducido en proteínas. La transcripción es uno de los pasos del dogma central de la biología en su versión estándar. Este establece que la información genética fluye del ADN al ARN a través del proceso de transcripción y luego del ARN a las proteínas mediante el proceso de traducción. El ADN que compone un cromosoma humano contiene miles de genes. Tomemos un fragmento de este ADN, este fragmento contiene aproximadamente 15 genes de diferentes tamaños, separados por regiones intergénicas. Que como su nombre lo indica, son las áreas que separan a los genes en un genoma. Estas regiones pueden tener funciones reguladoras y estructurales, algunas de las cuales veremos más adelante. Por otro lado, un gen es una secuencia de ADN que contiene la información necesaria para la síntesis de ARN. Este ARN puede ser de distintos tipos, pero en el vídeo de hoy nos centraremos en los genes que tras ser transcriptos, producen ARNs mensajeros que luego van a ser traducidos para formar proteínas. Ahora bien, veamos cuáles son las partes que conforman a un gen. Para ello simplificaremos su representación para ver con mayor facilidad. Antes del comienzo de cada gen en eucariotas, se encuentra una región de ADN denominada promotor, que no es más que una determinada secuencia de ADN, que será el sitio de unión para varias de las proteínas necesarias para la transcripción. Veremos más acerca de él en un momento, pero primero veamos el gen en sí, donde se encuentran los intrones y los exones. Un exón es una región del gen que se mantendrá en la molécula de ARN maduro/procesado. Hay regiones del ARN mensajero maduro que codifican para los aminoácidos que forman una proteína y otras que no. Las que no, se conocen como región 5 prima UTR y región 3 prima UTR, tema para futuro vídeo de traducción. Un intrón, por otro lado, es una región del gen que no contiene información para producir proteínas y no permanece en la molécula madura final de ARN mensajero al ser eliminados en un proceso que veremos más adelante. Volviendo al promotor del gen, este contiene una secuencia en su interior denominada TATA Box, por su gran cantidad de nucleótidos de adenina y timina. A este promotor se van a unir los factores de transcripción basales, el primero de los cuales es la TBP, que se unirá, como su nombre lo indica, a la TATA Box. Luego se unirán aún más proteínas al promotor. Estas van a regular la transcripción y van a permitir que la ARN polimerasa 2, que es la principal enzima que cataliza el proceso de transcripción, finalmente se una. El nombre ARN polimerasa 2, se debe a la existencia de tres principales tipos diferentes de ARNs polimerasas, cada una de las cuales se unirá con su promotor específico, que tendrán distintas secuencias nucleotídicas, para llevar a cabo la síntesis de diferentes tipos de ARNs. La ARN polimerasa 2 es la cual se une con los promotores de genes que contienen la información necesaria para la síntesis de ARNs mensajeros, entre otros. Esta enzima tendrá su sitio activo entre 25 y 30 pares de bases río abajo del promotor, en donde en este punto se encontrará casi lista para comenzar a transcribir. Este sitio donde la ARN polimerasa comenzará a transcribir se conoce como sitio más 1. A partir de este punto, se sintetiza una molécula de ARN. Sin embargo, esta no comenzará a transcribir todavía. Para ello se necesita que río arriba, en lo que sería la región intergénica, esté presente una secuencia de ADN llamada enhancer, a la cual se le pegará un factor de transcripción regulatorio para este gen. Que, como su nombre lo indica, es una proteína encargada de regular la transcripción de dicho gen. Cuando este factor se une al enhancer, el ADN se dobla y se conecta a través de una proteína mediadora con el complejo proteico presente en el promotor. Esto permite activar la ARN polimerasa 2 para que comience a transcribir. De esta manera se comenzará la siguiente etapa de la transcripción, la elongación, en donde la ARN polimerasa leerá la hebra de abajo, en la que estamos parados, conocida como hebra molde (no codificante), de 3 prima a 5 prima. Y fabricará una ARN de 5 prima a 3 prima, utilizando ribonucleótidos trifosfato como sustrato. El producto de ARN es complementario a la hebra molde y es casi idéntico a la otra hebra de ADN, llamada hebra no molde o codificante. Casi idéntico porque durante la síntesis de ARN, todos los nucleótidos de timina, presentes en la cadena codificante de ADN, son reemplazados por nucleótidos de uracilo en el ARN transcripto.
[4:58]Así se comenzará a formar el transcripto primario, que es el ARN mensajero sin modificar, que, realmente, este no existe en la naturaleza, debido a que el ARN en eucariontes sufre una serie de modificaciones en su estructura a la vez que está siendo transcripto del ADN. Es decir, las modificaciones son cotranscripcionales, y estas son las siguientes: 5 prima caping. El capping es la modificación que ocurre al comienzo del ARN, en el extremo 5 prima, que consiste en el agregado de un nucleótido modificado de guanina, la 7-metilguanosina trifosfato. Este capuchón de guanina protege al ARN mensajero de la degradación por las enzimas ribonucleasas, como la XRN2. Que, de otro modo, se unirían al extremo 5 prima libre y degradarían al ARN mensajero. Además, el cap facilita el reconocimiento de los ribosomas hacia el ARN mensajero en el momento de la traducción, lo que permite el inicio de la síntesis de proteínas. Empalme de ARN / Splicing. En este proceso se eliminan los intrones y se unen los exones mediante la acción del spliceosoma, que no es más que un complejo de proteínas llamadas snRNP (small nuclear ribonucleoproteins). Estas reconocen secuencias consenso, la GU denominada consenso dador y la AG, consenso aceptor. Estas se encuentran al comienzo y al final, respectivamente, de todos los intrones. Y hay una tercera secuencia principal denominada consenso de ramificación, de la cual solo resaltaremos una adenina. En el primer paso, se rompe la conexión entre el consenso dador y el exón, formando un lazo covalente entre la G del consenso dador y la A del consenso de ramificación. En el segundo paso, se une el extremo 3 prima del exón 1 al exón 2, rompiendo la unión fosfodiéster entre la G del consenso aceptor y el exón 2, uniéndose así los exones. Mientras tanto, el intrón eliminado se degradará. Los intrones cumplen un papel fundamental en el proceso de splicing alternativo, un proceso que permite a un gen producir varias versiones de ARNs mensajeros maduros al combinar diferentes exones del entre comillas transcripto primario de manera selectiva, a veces tratándolos como intrones. Recordemos que el splicing solo ocurre en el ARN y no en el gen. Esto resultará en la producción de múltiples proteínas con distintas funciones, que surgieron a partir de un solo gen. Este proceso es especialmente importante en los organismos eucariotas como los humanos. Porque podemos generar una gran variedad de proteínas a partir de un número limitado de genes, lo que contribuye a nuestra complejidad y diversidad biológica. En el otro extremo del mensajero, en el extremo 3 prima, tendrá lugar el proceso de corte y poliadenilación. Más precisamente, este proceso ocurrirá en el último exón del ARN mensajero. Identificamos este exón como el último debido a la presencia de una secuencia consenso compuesta mayormente por los nucleótidos AAUAAA, donde A representa adenina y U uracilo. Esta secuencia conservada se la denomina señal de poliadenilación. Esta señal es la que les indica a las enzimas que catalizan esta reacción, donde unirse, para que así, de 15 a 17 nucleótidos río abajo, en el llamado sitio de corte y poliadenilo. Estas enzimas rompan la unión fosfodiéster con el resto del ARN que se estará fabricando, para que posteriormente otra de estas enzimas, la poli A polimerasa, agregue de 100 a 200 nucleótidos de adenina en el extremo cortado del ARN, para formar una cola de poli-A. Además de favorecer la traducibilidad del mensajero, esta le brinda una mayor estabilidad a este y lo ayuda a ser exportado del núcleo hacia el citosol. Mientras tanto, la ARN polimerasa seguirá transcribiendo aún habiéndose producido el corte y agregado de la cola de poli-A. El ARN que se está sintetizando no codifica nada y este tiene un extremo 5 prima libre, el cual no se encuentra capeado. Al no estar capeado, ese extremo 5 prima va a ser presa fácil para las enzimas ribonucleasas. Una de ellas se unirá a ese extremo 5 prima libre y comenzará a degradar el ARN hasta chocarse con la ARN polimerasa 2. Desestabilizando así su unión con el ADN y haciendo que esta se despegue, produciendo así la terminación de la transcripción. Recién ahí, este ARN mensajero maduro, sale del núcleo y se dirige hacia el citoplasma para que comience así la traducción. Si te gustó el vídeo, te invito a darle like y compartirlo con alguien que creas que le puede ser útil. Muchas gracias.
