28.0.1. Una visión general de la síntesis de ARN:
La síntesis de ARN, o transcripción, es el proceso de transcribir la información de la secuencia de nucleótidos del ADN en información de la secuencia del ARN. La síntesis de ARN está catalizada por una gran enzima llamada ARN polimerasa. La bioquímica básica de la síntesis de ARN es común a procariotas y eucariotas, aunque su regulación es más compleja en los eucariotas. La estrecha relación entre la transcripción procariota y eucariota ha quedado bellamente ilustrada por las estructuras tridimensionales recientemente determinadas de ARN polimerasas representativas de procariotas y eucariotas (Figura 28.1). A pesar de las diferencias sustanciales en tamaño y número de subunidades polipeptídicas, las estructuras generales de estas enzimas son bastante similares, lo que revela un origen evolutivo común.
Figura 28.1
Estructuras de la ARN polimerasa. 
Las estructuras tridimensionales de las ARN polimerasas de un procariota (Thermus aquaticus) y un eucariota (Saccharoromyces cerevisiae). Las dos subunidades más grandes de cada estructura se muestran en rojo oscuro y azul oscuro. La similitud (más…)
La síntesis de ARN, como casi todas las reacciones biológicas de polimerización, tiene lugar en tres etapas: iniciación, elongación y terminación. La ARN polimerasa realiza múltiples funciones en este proceso:
Busca en el ADN sitios de iniciación, también llamados sitios promotores o simplemente promotores. Por ejemplo, el ADN de E. coli tiene unos 2000 sitios promotores en su genoma de 4,8 × 106 pb. Dado que estas secuencias se encuentran en la misma molécula de ADN que los genes que se transcriben, se denominan elementos de acción cis.
Desenrolla un tramo corto de ADN de doble hélice para producir una plantilla de ADN de cadena sencilla de la que toma instrucciones.
Selecciona el ribonucleósido trifosfato correcto y cataliza la formación de un enlace fosfodiéster. Este proceso se repite muchas veces mientras la enzima se mueve unidireccionalmente a lo largo de la plantilla de ADN. La ARN polimerasa es completamente procesiva: una sola molécula de ARN polimerasa sintetiza el transcrito de principio a fin.
Detecta las señales de terminación que especifican dónde termina el transcrito.
Interactúa con proteínas activadoras y represoras que modulan la tasa de inicio de la transcripción en un amplio rango dinámico. Estas proteínas, que desempeñan un papel más destacado en los eucariotas que en los procariotas, se denominan factores de transcripción o elementos transactores. La expresión génica se controla principalmente a nivel de la transcripción, como se discutirá en detalle en el capítulo 31.
La reacción fundamental de la síntesis de ARN es la formación de un enlace fosfodiéster. El grupo 3′-hidroxilo del último nucleótido de la cadena ataca nucleofílicamente al grupo α-fosfato del nucleósido trifosfato entrante con la liberación concomitante de un pirofosfato (véase la figura 5.25). Esta reacción es termodinámicamente favorable, y la subsiguiente degradación del pirofosfato a ortofosfato bloquea la reacción en la dirección de la síntesis del ARN.
La química de la síntesis del ARN es idéntica para todas las formas de ARN, incluyendo el ARN mensajero, el ARN de transferencia y el ARN ribosomal. Los pasos básicos que se acaban de describir también se aplican a todas las formas. Sus procesos sintéticos difieren principalmente en la regulación, el procesamiento postranscripcional y la polimerasa específica que participa.
Figura
La síntesis de ARN es un paso clave en la expresión de la información genética. En el caso de las células eucariotas, el transcrito inicial de ARN (el precursor de ARNm) suele empalmarse, eliminando los intrones que no codifican secuencias proteicas. A menudo, el mismo pre-ARNm se empalma de forma diferente (más…)