procesamiento del arn

Maduración y procesamiento del ARN

Las células, además de los ARN maduros que ya posee, contiene moléculas precursoras. Muchos ARN, sobre todo en los eucariotas, se sintetizan al principio como pre-ARN, que debe ser procesado antes de que pueda cumplir su función. Los diversos fenómenos de procesamiento son:

Inicio de la transcripción.

Las modificaciones terminales ocurren durante lasíntesis de ARNm eucariota, la mayoría de los cuales tiene un solo nucleótido inusual, denominado caperuza o casquete unido al extremo 5’ y una cola de poli(A) unido al extremo 3’(Brown, 2008). El primer paso en la maduración del ARNm es la modificación del extremo 5' del transcrito mediante la adición de una estructura denominada caperuza o cap de 7-metilguanosina. Las enzimas responsables de laformación de esta caperuza son reclutadas al CTD fosforilado siguiendo la iniciación de la transcripción, y la caperuza es añadida tras la transcripción de los primeros 20-30 nucleótidos de ARN. La formación de la caperuza es iniciada por la adición de una molécula de GTP en orientación inversa al nucleótido 5' terminal del ARN. A continuación se añaden grupos metilo a este residuo de G y a lasformas de ribosa de uno o dos nucleótidos 5' de la cadena de ARN. La caperuza en 5' estabiliza el ARN, además de alinear los ARNm eucarióticos sobre el ribosoma durante la traducción.
El extremo 3' de la mayoría de los ARNm eucarióticos se forma no por la terminación de la transcripción, sino por el corte del transcrito primario y la adición de una cola de poli-A —una reacción de la maduracióndenominada poliadenilación. Las señales para la poliadenilación incluyen un hexanucleótido altamente conservado (AAUAAA en células de mamífero), que está localizado entre 10 y 30 nucleótidos corriente arriba del sitio de poliadenilación, y un elemento de secuencias ricas en G-U corriente abajo. Adicionalmente, algunos genes poseen elementos de secuencias ricas en G-U corriente arriba del motivo AAUAAA.Estas secuencias son reconocidas por un grupo de proteínas, que incluyen una endonucleasa que corta la cadena de ARN y una poli-A polimerasa que añade una cola de unos 200 nucleótidos al transcrito de ARN. Estas enzimas procesadoras están asociadas con el CTD fosforilado de la ARN polimerasa II, y pueden viajar con la polimerasa desde el punto de iniciación. La escisión y poliadenilación se siguende la degradación del ARN que ha sido sintetizado más adelante del punto de adición de poli-A, resultando en la terminación de la transcripción (Alberts, 2010).
La mayoría de los ARNm eucarióticos está poliadenilada, y se sabe que las colas de poli-A regulan la traducción y la estabilidad del ARNm. La poliadenilación tiene también un importante papel regulador en fases iniciales del desarrollo,donde cambios en la longitud de las colas de poli-A controlan la traducción del ARNm. Por ejemplo, muchos ARNm están almacena- dos en óvulos no fertilizados en una forma no traducida con colas cortas de poli-A (habitualmente de 30 a 50 nucleótidos de longitud). La fertilización estimula el alargamiento de las colas de poli-A de los ARNm almacenados, lo cual a su vez activa su traducción y lasíntesis de las proteínas necesarias para el desarrollo embrionario.
La modificación más llamativa de los pre-ARNm es la eliminación de intrones por el procedimiento de corte y empalme o splicing. Las secuencias codificantes de la mayoría de los genes eucarióticos están interrumpidas por secuencias no codificantes (intrones) que son escindidas de forma precisa del ARNm maduro. En mamíferos, la mayorparte de los genes contienen múltiples intrones, que habitualmente cuentan con unas diez veces más de secuencias de pre-ARNm que los exones. El descubrimiento inesperado de los intrones en 1977 generó un activo esfuerzo investigador dirigido a la compresión de los mecanismos de corte y empalme, que se suponía deberían ser altamente específicos para producir ARNm funcionales. Estudios posteriores...