Los productos inmediatos de la transcripción se denominan transcritos
primarios y no son necesariamente funcionales; muchos de ellos son
específicamente alterados en varias formas como son:
- Remover
segmentos exo o endonucleotidicos.
- Adición
de secuencias nucleotidicas en cualquiera de los dos extremos
(5´ ó 3´).
- Modificación
de nucleótidos específicos.
Estas modificaciones no son iguales para todos los tipos de ARN, cada
uno tiene sus propias particularidades:
En los
procariontes, la mayoría de los transcritos primarios son funcionales
inmediatamente después, e incluso durante su síntesis. Es decir estos mARN participan
en la traducción, sin modificación alguna. De hecho, en estos organismos, los
ribosomas usualmente comienzan la traducción en la cadena naciente del
mensajero.
En los
eucariontes por el contario, el mARN es producido en
el núcleo y su traducción ocurre en el citoplasma. En el nucleoplasma,
durante el camino al citoplasma, los mARN sufren alteraciones en su
estructura. A estos cambios se les denomina modificaciones postranscripcionales.
PROCESO:
Los mARNs eucariontes
maduros, poseen una capucha que es agregada enzimáticamente y
que consiste de un residuo de 7-metilguanosina unido en el extremo inicial (5´) por
un enlace trifosfato (5´-5´):
Figura: representación de la capucha del mARN.
La estructura de la capucha de los mARNs eucariontes se puede encontrar en tres formas:
0:
no tiene modificaciones (forma predominante en organismos eucariontes
unicelulares).
1:
el nucleótido líder está 02´metilado (forma predominante en organismos
multicelulares).
2:
los dos primeros nucleótidos están 02´metilados.
La
capucha es unida por una guanililtransferasa específica,
después de » 20 nucleósidos, define el sitio de inicio de la traducción. Si
elnucleósido líder
es adenosina (generalmente es una purina), puede estar también metilada en posición N6.
Los mARNs eucariontes
a diferencia de los procariontes, son siempre monocistrónicos, esto quiere
decir que contienen información únicamente para un gen, a diferencia de los operones procariontes.
La señal de terminación de la transcripción el los eucariontes, no se ha
determinado con precisión, esto se debe a que el proceso es impreciso i.e. los transcritos
primarios de los genes estructurales tienen secuencias 3´
heterogéneas. A pesar de lo anterior, los ARNs maduros
presentan secuencias 3´ definidas, casi todos ellos
terminan en colas de poli A de 20 a 50 nucleótidos, que no son necesarios para
la transcripción in vitro. Las colas de poliA, se unen a
la proteína de unión al poli(A) (PABP), lo que genera una ribonucleoproteína.
PABP protege al mARN; la presencia de esta proteína reduce la velocidad de
degradación del mARN.
La
mutación de la cola poliA de un transcrito presenta una
vida media (t1/2) menor a 30 min en el citoplasma,
por el contrario, el mismo transcrito con su cola de poliA tiene
una t1/2 que varía de horas a días. Esta cola de poliA, es
agregada al transcrito primario en dos reacciones.
1.- el transcrito es cortado en una
posición entre 15 a 25 nucleótidos pasando una secuencia conservada AAUAAA, que
al mutarse, inhibe el corte y la poliadenilación.
2.- la cola de poliA se genera a partir
de ATP, gracias a la catálisis de la poli(A)polimerasa
La mayor
diferencia entre los genes estructurales eucariontes y procariontes es que la
secuencias de la mayoría de los genes eucariontes, combinan secuencias de
expresión con secuencias de no expresión. Los transcritos primarios son muy
heterogéneos en longitud (desde » 2000 hasta más de 20,000
nucleótidos) y son mucho más largos de lo que se esperaría para el tamaño de
las proteínas que producen.En 1977 Phillip Sharp y
Richard Roberts, describieron independientemente que los pre-mARNs son
procesados por la escisión de secuencias internas. Los pre-mARNs contienen
típicamente ocho secuencias no codificantes o intrones que
agregan una longitud que varia entre 4 y 10 veces la longitud de las secuencias codificantes o exones.
Para dar una idea de el descubrimiento de estos investigadores, se
presenta la siguiente Figura en donde se representa a la proteína ovoalbumina de
pollo, que por cierto es la proteína más abundante en la clara de huevo.
Figura:
Representación de la alineación de los segmentos complementarios de ADN (línea
azul) y mARN (línea discontinua roja) del gen de la ovoalbumina de
pollo.
Los números arábigos representan la posición de los exones (1-7).
Los números romanos representan las secuencias complementarios en elmARN i.e. los intrones.
La
longitud de los intrones en los vertebrados varía entre » 65
a » 200,000 nucleótidos con periodicidad no obvia. La formación delmARN eucarionte
comienza con la transcripción del gen estructural completo (incluyendo los intrones)
formando el pre-mARN, después viene la agregación de la capucha y
la cola de poliA, posteriormente, se cortan los intrones y se
pegan los exones, dando origen al mARN maduro. Este proceso de
edición (splicing en inglés), se hace con mucha precisión, pues si
se deja o corta una base de más, la proteína producida, puede no ser funcional;
los exones nunca se mueven de lugar, tienen el mismo orden en el mARN maduro
que en el gen.
ayuste de intrones:
Durante
o poco tiempo después de la síntesis de los pre-MARNs de vertebrados, 0.1% de los residuos de A, están metilados en posición N6. Estos m6As,
tienden a ocurrir en secuencia RRm6ACX, en donde X es raramente una G. La
función de este proceso es desconocida, pero una gran cantidad de estos
residuos forman parte del mARN maduro.
BIBLIOGRAFIA
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