Maquinas Moleculares que Controlan Genes (Transcripción)

El asma, el cáncer, las enfermedades del corazón, trastornos del sistema inmune y las infecciones virales son condiciones aparentemente dispares. Sin embargo, llegar a compartir una característica sorprendente. Todo surge en gran medida de la sobreproducción o subproducción de una o más proteínas, las moléculas que llevan a cabo la mayoría de las reacciones en el cuerpo. Esta toma de concienciaha prestado recientemente una nueva urgencia a la investigación dirigida a la comprensión, y en última instancia, la manipulación, la fascinante maquinaria bioquímica que regula un paso esencial en la síntesis de proteínas: la transcripción de genes. Para una proteína que se genere, el gen que especifica su composición debe ser transcrita, o copiar, a partir de ADN en hebras de ARN mensajero, queluego sirven de las plantillas de los que se fabrica la proteína.

Incluso antes de la terapia se convirtió en una meta, la transcripción tenía científicos larga cautivados por otra razón: el conocimiento de cómo este proceso está regulado promesas para aclarar algunos misterios centrales de la vida. Cada célula del cuerpo contiene el mismo genoma, el complemento de unos 150.000 genes queforman el modelo para un ser humano. ¿Cómo es que la célula original de un organismo el huevo fertilizado-da lugar a una gran variedad de tipos de células, cada uno usando algo diferentes subconjuntos de esos genes para producir diferentes mezclas de proteínas? ¿Y cómo las células de un cuerpo totalmente formado mantienen a sí mismos, aumentando y disminuyendo las cantidades de proteínas que fabricanen respuesta a sus propias necesidades y las del organismo más grande?

Para responder a estas preguntas y drogas de diseño capaces de modular la transcripción, los investigadores necesitan saber algo acerca de la composición del aparato que controla la lectura del código genético en las células humanas. Después de unos 25 años de exploración, la estructura general de que el aparato se estávolviendo clara. El trabajo en mi laboratorio en la Universidad de California en Berkeley y en otras instituciones ha revelado que una parte del aparato de control del motor de la transcripción de la mayoría, si no todos, genes- humano consta de unos 50 proteínas distintas. Estas proteínas deben ensamblarse en un complejo apretado en el ADN antes de una enzima especial, la ARN polimerasa, puedeempezar a copiar el ADN en ARN mensajero. Los componentes putativos ahora se han combinado en el tubo de ensayo para producir un motor de transcripción en pleno funcionamiento. Todavía otras proteínas enchufe esencialmente en los zócalos receptivas en el motor y, al hacerlo, "programa" que, diciéndole qué genes deben ser transcritas y con qué rapidez. Detalles críticos de estas interacciones estánsurgiendo también.

Las pistas de bacterias
Cuando mis colegas y yo en Berkeley comenzó a enfocarse en los genes humanos en la década de 1970, se sabía poco sobre la maquinaria de transcripción en las células. Pero los estudios comenzaron a principios de esa década había proporcionado un cuadro bastante claro de la transcripción en bacterias procariotas y otros organismos primitivos unicelularesque carecen de núcleo definido. Ese trabajo finalmente prestó penetración en las células eucariotas humanos y de otro tipo (nucleadas) y ayudó a definir las características de la transcripción que mantienen cierto para casi todos los organismos. La investigación bacteriana mostró que los genes se dividen esencialmente en dos regiones funcionalmente distintas. La región de codificación especifica lasecuencia de aminoácidos que deben ser vinculados juntos para hacer una proteína particular. Esta secuencia se explica por los nucleótidos (los bloques de construcción de ADN) en una de las cadenas de la doble hélice del ADN; los nucleótidos se distinguen entre sí por la base rica en nitrógeno que llevan adenina (A), timina (T), citosina (C) o guanina (G). La otra región de un gen tiene deberes...