Diferencia entre revisiones de «Ácido ribonucleico»
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Los ARN ribosómicos son el componente catalítico de los ribosomas; se encargan de crear los enlaces peptídicos entre los aminoácidos del polipéptido en formación durante la síntesis de proteínas; actúan, pues, como [[ribozima]]s. |
Los ARN ribosómicos son el componente catalítico de los ribosomas; se encargan de crear los enlaces peptídicos entre los aminoácidos del polipéptido en formación durante la síntesis de proteínas; actúan, pues, como [[ribozima]]s. |
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===ARN reguladores=== |
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Muchos tipos de ARN regulan la [[expresión génica]] gracias a que son complementarios de regiones específicas del ARNm o de genes del ADN. Los [[micro ARN]] (ARNmi) son cadenas cortas de 21 ó 22 nucleótidos hallados en células eucariotas que actúan a través del [[ARN de interferencia]] (ARNi), donde un complejo efector de ARNmi y enzimas rompen el ARNm complementario al ARNmi, bloqueando la traducción del ARNm y acelerando su degradación.<ref>{{cite journal |author=Wu, L., Belasco, J.G. |title=Let me count the ways: mechanisms of gene regulation by miRNAs and siRNAs |journal=Mol. Cell |volume=29 |issue=1 |pages=1–7 |year=2008 |month=January |pmid=18206964 |doi=10.1016/j.molcel.2007.12.010}}</ref><ref>{{cite journal | author=Matzke MA, Matzke AJM | title=Planting the seeds of a new paradigm| journal=PLoS Biology | year=2004| volume=2| issue=5| pages=e133| doi=10.1371/journal.pbio.0020133 | pages = e133 | pmid = 15138502 }}</ref> |
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===Regulatory RNAs=== |
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While [[small interfering RNA]]s (siRNA; 20-25 nt) are often produced by breakdown of viral RNA, there are also endogenous sources of siRNAs.<ref>{{cite journal | author=Vazquez F, Vaucheret H, Rajagopalan R, Lepers C, Gasciolli V, Mallory AC, Hilbert J, Bartel DP, Crété P| title=Endogenous ''trans''-acting siRNAs regulate the accumulation of ''Arabidopsis'' mRNAs | journal=Molecular Cell| year=2004| volume=16| issue=1| pages= 69–79| doi=10.1016/j.molcel.2004.09.028 | pmid = 15469823}}</ref><ref>{{cite journal |author=Watanabe T, Totoki Y, Toyoda A, ''et al'' |title=Endogenous siRNAs from naturally formed dsRNAs regulate transcripts in mouse oocytes |journal=Nature |volume=453 |issue=7194 |pages=539–43 |year=2008 |month=May |pmid=18404146 |doi=10.1038/nature06908}}</ref> siRNAs act through RNA interference in a fashion similar to miRNAs. Some miRNAs and siRNAs can cause genes they target to be [[DNA methylation|methylated]], thereby [[RNA-induced transcriptional silencing|decreasing]] or [[RNAa|increasing]] transcription of those genes.<ref>{{cite journal |author=Sontheimer EJ, Carthew RW |title=Silence from within: endogenous siRNAs and miRNAs |journal=Cell |volume=122 |issue=1 |pages=9–12 |year=2005 |month=July |pmid=16009127 |doi=10.1016/j.cell.2005.06.030}}</ref><ref>{{cite journal | author=Doran G| title=RNAi – Is one suffix sufficient? | journal=Journal of RNAi and Gene Silencing | year=2007| volume=3| issue=1| pages=217–19 | url=http://libpubmedia.co.uk/RNAiJ-Issues/Issue-5/Doran.htm}}</ref><ref>{{cite journal |author=Pushparaj PN, Aarthi JJ, Kumar SD, Manikandan J |title=RNAi and RNAa - The Yin and Yang of RNAome |journal=Bioinformation |volume=2 |issue=6 |pages=235–7 |year=2008 |pmid=18317570 |pmc=2258431}}</ref> Animals have [[Piwi-interacting RNA]]s (piRNA; 29-30 nt) which are active in [[germline]] cells and are thought to be a defense against [[transposon]]s and play a role in [[gametogenesis]].<ref name=fruitfly_piRNA>{{cite journal | author=Horwich MD, Li C Matranga C, Vagin V, Farley G, Wang P, Zamore PD| title=The ''Drosophila'' RNA methyltransferase, DmHen1, modifies germline piRNAs and single-stranded siRNAs in RISC| journal=Current Biology| year=2007| volume=17| pages=1265–72| doi=10.1016/j.cub.2007.06.030 | pmid = 17604629 }}</ref><ref>{{cite journal | author=Girard A, Sachidanandam R, Hannon GJ, Carmell MA| title=A germline-specific class of small RNAs binds mammalian Piwi proteins| journal=Nature| year=2006| volume=442| pages=199–202| doi=10.1038/nature04917 | pmid = 16751776}}</ref> All prokaryotes have [[CRISPR]] RNAs, a regulatory system analogous to RNA interference.<ref>{{cite journal |author=Makarova KS, Grishin NV, Shabalina SA, Wolf YI, Koonin EV |title=A putative RNA-interference-based immune system in prokaryotes: computational analysis of the predicted enzymatic machinery, functional analogies with eukaryotic RNAi, and hypothetical mechanisms of action |journal=Biol. Direct |volume=1 |pages=7 |year=2006 |pmid=16545108 |doi=10.1186/1745-6150-1-7 |url=http://www.biology-direct.com/content/1/1/7}}</ref> [[Antisense RNA]]s are widespread; most downregulate a gene, but a few are activators of transcription.<ref>{{cite journal | author=Wagner EG, Altuvia S, Romby P| title=Antisense RNAs in bacteria and their genetic elements| journal=Adv Genet.| year=2002| volume=46| pages=361–98| pmid=11931231| doi=10.1016/S0065-2660(02)46013-0}}</ref> One way antisense RNA can act is by binding to an mRNA, forming double-stranded RNA that is enzymatically degraded.<ref>{{cite book | author=Gilbert SF |title=Developmental Biology | edition=7th |publisher=Sinauer | isbn=0878932585 | pages=101–3 | year=2003 | oclc=154656422 154663147 174530692 177000492 177316159 51544170 54743254 59197768 61404850 66754122}}</ref> There are many [[long noncoding RNA]]s that regulate genes in eukaryotes,<ref>{{cite journal |author=Amaral PP, Mattick JS |title=Noncoding RNA in development |journal=Mammalian genome : official journal of the International Mammalian Genome Society |volume= 19|issue= |pages= 454|year=2008 |month=October |pmid=18839252 |doi=10.1007/s00335-008-9136-7 |url=}}</ref> one such RNA is [[Xist]] which coats one X chromosome in female mammals and [[X-inactivation|inactivates]] it.<ref>{{cite journal | author=Heard E, Mongelard F, Arnaud D, Chureau C, Vourc'h C, Avner P| title=Human ''XIST'' yeast artificial chromosome transgenes show partial X inactivation center function in mouse embryonic stem cells | journal=Proc. Natl. Acad. Sci. USA| year=1999| volume=96| issue=12| pages=6841–46| pmid=10359800 | doi = 10.1073/pnas.96.12.6841}}</ref> --> |
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== Flujo de la información genética == |
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El ARN es [[transcripción genética|transcrito]] desde el ADN por enzimas llamadas [[ARN polimerasa]]s y procesado en el transcurso por muchas más proteínas. El [[uracilo]], aunque es muy diferente, puede formar [[puente de hidrógeno|puentes de hidrógeno]] con la adenina, lo mismo que la timina lo hace en el ADN. El porqué el ARN contiene uracilo en vez de timina es actualmente una pregunta sin respuesta. |
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=== ARN, el mensajero === |
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Parte del ADN se transcribe en ARN. El ARN va como un mensajero al citoplasma y allí el [[ribosoma]] es el lugar físico para la traducción de los genes a proteínas. |
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== Tipos de ARN == |
== Tipos de ARN == |
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Revisión del 12:07 27 mar 2009
El ácido ribonucleico (ARN o RNA) es un ácido nucleico formado por una cadena de ribonucleótidos. Está presente tanto en las células procariotas como en las eucariotas, y es el único material genético de ciertos virus (virus ARN). El ARN celular es lineal y de hebra sencilla, pero en el genoma de algunos virus es de doble hebra.
En los organismos celulares, es la molécula que dirige las etapas intermedias de la síntesis proteica. El ADN no puede actuar solo, y se vale del ARN para transferir esta información vital durante la síntesis de proteínas (producción de las proteínas que necesita la célula para sus actividades y su desarrollo).
Estructura química
Como el ADN, el ARN está formado por una cadena de monómeros repetitivos llamados nucleótidos. Los nucleótidos se unen uno tras otro mediante enlaces fosfodiéster cargados negativamente.
Cada nucleótido uno está formado por una molécula de monosacárido de cinco carbonos (pentosa) llamada ribosa (desoxirribosa en el ADN), un grupo fosfato, y uno de cuatro posibles compuestos nitrogenados llamados bases: adenina, guanina, uracilo (timina en el ADN) y citosina. La citosina puede formar puentes de hidrógeno con la guanina (C=G), y la adenima con el uracilo (A=U).
Muchos ARN contienen también nucleótidos modificados, que se originan por tranformación de los nucleótidos típicos; son carcaterísticos de los ARN de transferencia (ARNt) y el ARN ribosómico (ARNr); también se encuentran nucleótidos metilados en el ARN mensajero eucariótico.[1]
| ARN | ADN | |
|---|---|---|
| Pentosa | Ribosa | Desoxirribosa |
| Purinas | Adenina y Guanina | Adenina y Guanina |
| Pirimidinas | Citosina y Uracilo | Citosina y Timina |
Estructura secundaria
A diferencia del ADN, las moléculas de ARN son de cadena simple y no suelen formar doble hélices extensas. No obstante, sí se pliega como resultado de la presencia de regiones cortas con apareamiento de bases intramolecular, es decir, pares de bases formados por secuencias complementarias más o menos distantes dentro de la misma hebra. El ARNt poseen aproximadamente el 60% de bases apareadas en cuatro brazos con estructura de doble hélice.[1]
Estructura terciaria
La estructura terciaria del ARN es el resultado del apilamiento de bases y de los enlaces de hidrógeno entre diferentes partes de la molécula. Los ARNt son un buen ejemplo; en disolución, está plegado en forma de "L" compacta estabilizada por apareamientos convencionales (A=U, C=G) y por interacciones de bases entre dos o más nucleótidos, como tripletes de bases; las bases pueden donar átomos de hidrógeno para unirse al esqueleto fosfodiéster; el OH el carbono 2' de la ribosa es también un importante dador y aceptor de hidrógenos.
Biosíntesis
La biosíntesis de ARN está catalizada normalmente por la enzima ARN polimerasa usando una hebra de ADN como molde, proceso conocido con el nombre de transcripción. La transcripción comienza con el reconocimiento por parte de la enzima de un promotor, una secuencia característica de nucleótidos en el ADN situada antes del segmento que va a transcribirse; la doble hélice del ADN es abierta por la actividad helicasa de la propia enzima. A continuación, la ARN polimerasa progresa a lo largo de la hebra de ADN en sentido 3' → 5', sintetizando una molécula complementaria de ARN; este proceso se como elongación, y el crecimiento de la molécula de ARN se produce en sentido 5' → 3'. La secuencia de nucleótidos del ADN determina también dónde acaba la síntesis del ARN, gracias a que posee secuencias características que la ARN polimerasa reconoce como señales de terminación.[2]
Tras la transcripción, la mayoría de los ARN son modificados por enzimas. Por ejemplo, al pre-ARN mensajero eucariota recién transcrito se le añade un nucleótido de guanina modificado en el extremo 5', que se conoce "capucha" o "caperuza", y una larga secuencia de nucleótidos de adenina en el extremo 3' (cola poli-A); posteriormente se le eliminan los intrones (segmentos no codificantes) en un proceso conocido como splicing.
Hay también varias ARN polimerasas ARN-dependientes que usan ARN como molde para la síntesis de nuevas moléculas de ARN. Por ejemplo, varios virus ARN, como los poliovirus, usan este tipo de enzimas para replicar su genoma.[3][4]
Tipos de ARN
El ARN mensajero (ARNm) es el tipo de ARN que lleva la información del ADN a los ribosomas, el lugar de la síntesis de proteínas. La secuencia de nucleótidos del ARNm determina la secuencia de aminoácidos de la proteína.[5] No obstante, muchos ARN no codifican proteínas; estos ARN no codificantes se originan a partir de gens propios o son los intrones rechazados durante el proceso de splicing. So ARN no codificantes el ARN de transferencia (ARNt) y el ARN ribosómico (ARNr) que son elementos fundamentales en el proceso de traducción.[6]
Ciertos ARN, denominados ribozimas, son capaces de catalizar reacciones químicas como cortar y unir otras moléculas de ARN,[7] o formar enlaces paptídicos entre aminoácidos en el ribosoma durante la síntesis de proteínas.[8]
ARN implicados en la síntesis de proteínas
ARN mensajero (ARNm)
El ARN mensajero lleva la información sobre la secuencia de aminoácidos de la proteína desde el ADN, lugar en que está inscrita, hasta el ribosoma, lugar en que se sintetizan las proteínas de la célula. Es, por tanto, una molécula intermediaria entre el ADN y la proteína y el apelativo de "menasajero" es del todo descriptivo. En eucariotas, el ARNm se sintetiza en el nucleoplasma del núcleo celular y accede al citosol, donde se hallan los ribosomas, a través de los pors de la envoltura nuclear.
ARN de transferencia (ARNt)
El ARN de transferencia es un corto polímero de unos 80 nucleótidos que transfiere un aminoácido específico al polipéptido en crecimiento; se une a lugares específicos del ribosoma durante la traducción. Tiene un sitio específico para la fijación del aminoácido (extremo 3') y un anticodón formado por un triplete de nucleótidos que se une al codón complementario del ARNm mediante puentes de hidrógeno.[6]
ARN ribosómico (ARNr)
El ARN ribosómico se halla combinado con proteínas para formar los ribosomas, donde representa unas 2/3 partes de los mismos. En procariotas, las subunidad mayor del ribosoma contiene dos moléculas de ARNr y la subunidad menor, una. En los eucariotas, la subunidad mayor contiene tres moléculas de ARNr y la menor, una. En ambos casos, sobre el armazón constituido por los ARNr se asocian proteínas específicas. El ARNr es muy abundante y representa el 80% del ARN hallado en el citoplasma de las células eucariotas.[9]
Los ARN ribosómicos son el componente catalítico de los ribosomas; se encargan de crear los enlaces peptídicos entre los aminoácidos del polipéptido en formación durante la síntesis de proteínas; actúan, pues, como ribozimas.
ARN reguladores
Muchos tipos de ARN regulan la expresión génica gracias a que son complementarios de regiones específicas del ARNm o de genes del ADN. Los micro ARN (ARNmi) son cadenas cortas de 21 ó 22 nucleótidos hallados en células eucariotas que actúan a través del ARN de interferencia (ARNi), donde un complejo efector de ARNmi y enzimas rompen el ARNm complementario al ARNmi, bloqueando la traducción del ARNm y acelerando su degradación.[10][11]
Flujo de la información genética
El material genético de las células se encuentra en forma de ADN. Dentro de las moléculas de ADN se encuentra la información necesaria para sintetizar las proteínas que utiliza el organismo; pero el proceso no es lineal, es bastante complejo. El ADN no se traduce directamente en proteínas.
En las células eucariotas el ADN se encuentra encerrado en el núcleo. La síntesis de ADN se hace en el núcleo, así como también la síntesis de ARN, pero la síntesis de proteínas ocurre en el citoplasma. El mecanismo por el cual la información se trasvasa desde el núcleo celular al citoplasma es mediante la trascripción del ARN a partir del ADN y de la traducción de proteínas a partir de ARN.
El ARN es transcrito desde el ADN por enzimas llamadas ARN polimerasas y procesado en el transcurso por muchas más proteínas. El uracilo, aunque es muy diferente, puede formar puentes de hidrógeno con la adenina, lo mismo que la timina lo hace en el ADN. El porqué el ARN contiene uracilo en vez de timina es actualmente una pregunta sin respuesta.
Tipos de ARN
- ARN codificantes:
- ARN mensajero (mRNA o ARNm)
- ARN no codificantes (ncRNA o ARNnc):
- intrones (que representan el 30% del genoma)
- ARN que se expresan de forma autónoma (50-70% de la transcripción total en los eucariotas superiores):
- básicos:
- ARN de transferencia (tRNA o ARNt)
- ARN ribosómico (rRNA o ARNr)
- ARN nucleolar (snoRNA)
- pequeños ARN nucleares (snRNA), implicados en splicing
- ARN de la telomerasa
- reguladores:
- básicos:
ARN en virus
El ARN es el único material presente en los virus ARN; esta molécula dirige dos procesos: la síntesis de proteínas (producción de las proteínas que forman la cápside del virus) y replicación (proceso mediante el cual el ARN forma una copia de sí mismo). En los organismos celulares es otro tipo de material genético, llamado ácido desoxirribonucleico (ADN), el que lleva la información que determina la estructura de las proteínas.
ARN en otros organismos
El ARN es el material genético usado por los virus, y el ARN también es importante en la producción de proteínas en otros organismos vivos. La mecánica del ARN en los organismos eucarioticos es similar en los organismos procarióticos. El ARN puede moverse dentro de las células de los organismos vivos y por consiguiente sirve como una suerte de mensajero genético, transmitiendo la información guardada en el ADN de la célula, desde el núcleo hacia otras partes de la célula donde se usa para ayudar a producir proteínas. Una sola hebra de ADN se usa a la vez, el RNA polimerasa es la enzima que cataliza el proceso y las bases nitrogenadas son las mismas. Solo que en los procariotas, no existe el núcleo delimitado por membrana (carioteca).
Transcripción
El ARN se transcribe a partir de una de las dos cadenas del ADN. En caso contrario, al transcribirse ambas al mismo tiempo, de una de las hélices saldría una proteína y de la otra algo totalmente diferente.
Por ejemplo, si en una de las cadenas de ADN hubiera: GATACA, en la otra cadena, la homóloga, debería haber: CTATGT.
La primera al transcribirse a ARN daría dos codones: GAU-ACA. La segunda CUA-UGU.
La primera formaría la cadena de aminoácidos siguiente. En el primer caso: Ácido Aspártico-Treonina y en el segundo caso: Leucina-Cisteína.
Que sólo se transcriba una hélice no significa que siempre sea la misma a lo largo de todo el cromosoma. Puede transcribirse una hélice en un sitio y otra en otro.
En la traducción de codones a aminoácidos intervienen otras moléculas de ARN, las llamadas ARN de transferencia.
Algunas moléculas de ARN presentan actividad catalítica, y son conocidas como ribozimas. La mayoría de los ARN son autocatalíticos, ya que catalizan su propio procesamiento. Su hallazgo es relativamente reciente, y antes se consideraba que solo las proteínas eran las únicas macromoléculas capaces de poseer actividad catalítica.
Función a la materia viva
La función principal del ARN es servir como intermediario a la información que le lleva el ADN en forma de genes y la proteína final codificada por esos genes. El ARN es transcrito desde el ADN por enzimas llamadas ARN polimerasas y procesado por muchas más proteínas. El código genético de las células se encuentra en forma de ADN. Dentro de las moléculas de ADN se encuentra la información necesaria para sintetizar las proteínas que utiliza el organismo, pero el proceso no es lineal, es bastante complejo.
Referencias
- ↑ a b Devlin, T. M. 2004. Bioquímica, 4ª edición. Reverté, Barcelona. ISBN 84-291-7208-4
- ↑ Nudler, E. & Gottesman, M.E. (2002). «Transcription termination and anti-termination in E. coli». Genes to Cells 7: 755-68. PMID 12167155. doi:10.1046/j.1365-2443.2002.00563.x.
- ↑ Hansen, J.L., Long, A.M. & Schultz, S.C. (1997). «Structure of the RNA-dependent RNA polymerase of poliovirus». Structure 5 (8): 1109-22. PMID 9309225. doi:10.1016/S0969-2126(97)00261-X.
- ↑ Ahlquist, P. (2002). «RNA-Dependent RNA Polymerases, Viruses, and RNA Silencing». Science 296 (5571): 1270-73. PMID 12016304. doi:10.1126/science.1069132.
- ↑ Cooper, G.C., Hausman, R.E. (2004). The Cell: A Molecular Approach (3rd edición). Sinauer. pp. 261-76, 297, 339-44. ISBN 0-87893-214-3. OCLC 174924833 52121379 52359301 56050609.
- ↑ a b Wirta, W. (2006). Mining the transcriptome – methods and applications. Stockholm: School of Biotechnology, Royal Institute of Technology. ISBN 91-7178-436-5. OCLC 185406288.
- ↑ Rossi JJ (2004). «Ribozyme diagnostics comes of age». Chemistry & Biology 11 (7): 894-95. doi:10.1016/j.chembiol.2004.07.002.
- ↑ Nissen, P., Hansen, J., Ban, N., Moore, P.B., Steitz, T.A. (2000). «The structural basis of ribosome activity in peptide bond synthesis». Science 289 (5481): 920-30. PMID 10937990. doi:10.1126/science.289.5481.920.
- ↑ Kampers, T., Friedhoff, P., Biernat, J., Mandelkow, E.-M., Mandelkow, E. (1996). «RNA stimulates aggregation of microtubule-associated protein tau into Alzheimer-like paired helical filaments». FEBS Letters 399: 104D. PMID 8985176. doi:10.1016/S0014-5793(96)01386-5.
- ↑ Wu, L., Belasco, J.G. (January de 2008). «Let me count the ways: mechanisms of gene regulation by miRNAs and siRNAs». Mol. Cell 29 (1): 1-7. PMID 18206964. doi:10.1016/j.molcel.2007.12.010.
- ↑ Matzke MA, Matzke AJM (2004). «Planting the seeds of a new paradigm». PLoS Biology 2 (5): e133. PMID 15138502. doi:10.1371/journal.pbio.0020133.
Véase también
Enlaces externos
Wikcionario tiene definiciones y otra información sobre ARN.
