REPLICACIÓN DEL ADN Procesos de replicación, transcripción y traducción.
La transmisión de información implica que el ADN es capaz de duplicarse de manera de obtener dos moléculas iguales a partir de la molécula inicial. Este proceso se llama replicación. Lueg Lu ego o de dell de desc scubr ubrim imie ient nto o de la es estr truc uctu tura ra de dell AD ADN, N, en 19 19! !,, do doss bi biól ólog ogos os mol molec ecul ular ares es americanos, "att#e$ %tanle& "eselson & 'ran( %ta#l demostraron que este se replica de una manera semiconservativa, es decir que la nue)a cadena se sintetiza utilizando una de las #ebras pree*istentes como molde. Las moléculas de ADN +#ias- estn formadas por una cadena nue)a & una original que sir)e como molde. /on nitrógeno 1 0un isótopo radiacti)o, &a que el nitrógeno es necesario para la s2ntesis de las bases que componen el ADN, & usando sucesi)as generaciones de bacterias Escherichia coli , estos cient2ficos mostraron que cuando el ADN se duplica, cada una de sus cadenas pasa a las células #ias sin cambiar & act3an de molde o patrón para formar una segunda #ebra & completar as2 las dos doble cadenas. 4ara que esto ocurra, la célula debe +abrir- la doble cadena de ADN en una secuencia espec2fica denominada origen de repli bacter terias ias osecuen replicació cación n0en bac secuencia cia de repli replicaci cación ón autóno autónoma ma 0en eucariotas & copiar cada cadena. En la replicación participan )arias enzimas. Las ADN polimerasas sintetizan una nue)a cadena de ADN. 4ara esto utilizan como molde una de las #ebras & un segmento corto de ADN, al que se le agregan los nue)os nucleótidos. Este segmento funciona como cebador 0 primer , en inglés. La ADN polimerasa agrega nucleótidos al e*tremo e*tremo 56 de la cadena cadena en crecimiento.
'igura 1. Replicación del ADN. La enzima ADN polimerasa sintetiza una nueva hebra de ADN agregando un nucleótido al etremo !" #en el cual hay un $%&.
La ADN polimerasa copia la cadena molde con alta fidelidad. %in embargo, introduce en promedio un error cada 17 ! nucleótidos incorporados. 8iene, adems, la capacidad de corregir sus propios errores, &a que puede degradar ADN que acaba de sintetizar. tras enzimas que participan en este proceso son: la ADN primasa 0que sintetiza el primer de A;N, la ADN ligasa 0que une e*tremos 6 con 56 que #a&an quedado luego de la s2ntesis, la ADN
helicasa & las ADN topoisomerasas ADN 0que e)itan que el ADN se +enrede- en el proceso, las roteínas de unión al ADN0facilitan la apertura de la doble #ebra.
8;AN%/;<4/<=N >na )ez que se conforman las dos cadenas nue)as de ADN, lo que sigue es pasar la información contenida conte nida en estas cadenas cadenas a una cadena de A;N, proceso que se conoc conoce e como transcripción. Aqu2 la enzima responsable es la ARN polimerasa, la cual se une a una secuencia secuencia espec2fica espec2fica en el ADN denominada promotor & & sintetiza A;N a partir de ADN. En la transcripción, la información codificada en un pol2mero formado por la combinación de ? nucleótidos 0ADN se con)ierte en otro pol2mero cu&as unidades también son ? nucleótidos 0A;N. El cido ribonucleico es similar al ADN 0por eso el proceso se denomina transcripción, pero poseen algunas diferencias, como mostramos en la figura @.
'igura @. Di'erencias entre el ADN y el ARN. Ambos Ambos pol(meros de nucl)otidos est*n 'ormados por
un código de + bases nitrogenadas. in embargo, en la c)lula el ADN se encuentra como una doble cadena y el e l ARN generalmente como simple cadena. La similitud en el al'abeto pe rmite la s(ntesis de un pol(mero utilizando el otro como molde, en presencia de las enzimas adecuadas.
La transcripción de genes puede dar lugar a A;N mensaero 0 ARNm, molécula que sir)e como molde de la traducción, A;N ribosomal 0 ARNr , que forma parte de los ribosomas, un compleo comp co mpue uest sto o po porr pr prot ote2 e2nas nas & A; A;Nr Nr do dond nde e se re real aliz iza a el pr proc oces eso o de tr trad aduc ucci ción ón o A; A;N N de transferencia 0ARNt, moléculas que funcionan como adaptadores en el proceso de traducción.
enómenos postranscripción %i bien estos pasos bsicos son los mismos para la ma&or2a de los organismos, #a& diferencias entre los distintos dominios de seres )i)os 0acteria, Arquea & Eucaria tanto en la replicación como en la transcripción & en la traducción. En organismos procariontes, el A;Nm se une a los ribosomas & puede ser traducido tal & como es liberado de la A;N polimerasa, &a que se encuentra en el citoplasma celular & no sufre ninguna modificación. na molécula de A;Nm puede llegar a tener #asta !7 intrones, que pueden llegar a )ariar de tamaBo entre C7 & 17.777 nucleótidos. La segunda modificación ocurre en los e*tremos: al e*tremo 6 se le une una caperuza 0compuesta por guanina metilada & al e*tremo 56 se agrega una +cola- de poliadenina o poliA0'igura 5. Luego de todas estas modificaciones, tenemos un A;N maduro.
'igura 5. -r -ranscripción anscripción y procesamiento del ARN. En eucariontes, el ADN es transcripto cuando la ARN polimerasa se une al promotor, normalmente normalmente situado upstream #r(o arriba& del lugar de inicio. na vez sin sintet tetiz izado, ado, el pre preARN ARNm m su' su're re cie ciert rtas as mod modi'i i'icac cacion iones/ es/ se eli elimi minan nan los int intron rones es o secuen sec uencia cias s no cod codi'i i'ican cantes tes #splicin #splicing&, g&, y se agr agrega ega una cap caperuz eruza a al et etrem remo o 0" y una col cola a poliadenina al etremo etremo !".
8;AD>//<=N Introducción >na )ez que el A;Nm se encuentra en el citoplasma, es reconocido por el ribosoma mediante secuencias espec2ficas 0en bacterias & por la caperuza 0en eucariotas. En el ribosoma se lle)a a cabo el proceso de traducción. En este momento cobra importancia el A;Nt, que funciona como adaptador entre aminocidos & A;Nm. ¿Cómo reconocen los ARNt qué aminoácidos deben colocar para traducir una secuencia determinada?
Los A;Nt tienen una región que se une a un aminocido espec2fico & otra que reconoce un triplete de nucleótidos en el A;Nm 0 anticodón. La traducción comienza cuando el ribosoma reconoce ciertas secuencias en el e*tremo 6 del A;Nm 0en bacterias o la caperuza 0en eucariotas & se mue)e a lo largo del mensaero #asta que encuentra el primer codón A>, que codifica para metionina 0o formilmet en bacterias. Este codón funciona como sitio de inicio. A medida que a)anza la traducción, distintos A;Nt se )an uniendo al codón que le corresponda, se forma el enlace pept2dico entre los aminocidos, & por 3ltimo se libera el A;Nt +descargado-, quedando unido al ribosoma el 3ltimo A;Nt incorporado +cargando- con la cadena pept2dica en crecimiento. La transcripción ocurre en el n3cleo, donde se eliminan los intrones del preA;Nm & se crea un A;N maduro, que migra al citoplasma. >na )ez que este se une a los ribosomas 0formados por po r subunidades de A;Nr & prote2nas & al A;N de transferencia, comienza el proceso de traducción.
$Cu%ndo termina la traducción& Los tres codones que no son reconocidos por ning3n A;Nt 0es decir, que no codifican ning3n aminocido funcionan como se'ales de terminación. De esta manera, cuando aparece uno de estos tripletes 0>AA, >A, >A la prote2na recién formada se libera del ribosoma. Es importante destacar que en principio el ribosoma podr2a leer tres +oraciones diferentes-, tener tres marcos de lectura 0figura ? en el mismo A;Nm, &a que puede comenzar a leer los tripletes en una base, en la base siguiente o en la tercera base. Es decir, un marco de lectura es una secuencia ininterrumpida de tripletes que puede ser diferente de acuerdo con el nucléotido de inicio.
'igura ?. 1arcos de lectura. A partir de una misma secuencia de ARN es posible 2leer3 tres orac or acio ione nes s di di'e 'ere rent ntes es,, lo 4u 4ue e se tr trad aduc uce e en tr tres es pr prot ote( e(na nas s di di'e 'ere rent ntes es.. La se secu cuen enci cia a se ser* r* completamente di'erente e incluso puede variar su longitud si, por e5emplo, aparece un codón de terminación como en el marco de lectura ! #codón AA&
Procesos postraducción >na )ez traducidas, las prote2nas deben adoptar una estructura tridimensional adecuada. Esto se logra con la a&uda de otras prote2nas denominadas chaperonas moleculares. Luego pueden ser modificadas mediante la unión de distintas moléculas como az3cares, nucleósidos, o fosfatos & dirigidas a lugares espec2ficos de la célula 0la membrana celular, el n3cleo, etcétera de acuerdo con su función. /uando una prote2na cumplió su función o cuando no se plegó correctamente, es degradada. Las prote2nas que )an a ser degradadas son +marcadas- por la unión de una prote2na llamada ubiqui ubi quitin tina. a. >na )ez sel selecc eccion ionada adas, s, un com comple pleo o mul multip tiprot roteic eico o 0el pro proteo teosom soma, a, deg degrad rada a las prote2nas en aminocidos rompiendo los enlaces pept2dicos.
