Transcripción del ADN, qué es, cómo se lleva a cabo y sus fases

Las características fenotípicas de los seres vivos que conocemos, como el color de ojos, el tamaño, forma, estructuras e incluso algunas conductas, tienen su origen en la información genética codificada en la molécula de ADN, hecho que hace necesario estudiar cómo dicha información puede ser leída e interpretada en pro de la fabricación de moléculas funcionales como las proteínas que intervienen en la construcción de esas características. Para tal fin, las células de todos los organismos incluyendo animales, plantas y seres microscópicos como las bacterias cumplen con una serie de pasos, siendo la transcripción del ADN el primero de ellos.

Definición del proceso de transcripción del ADN

La transcripción del ADN se considera el comienzo del proceso de la expresión de la información genética, consiste en el copiado del mensaje que se encuentra codificado en la secuencia de ácidos desoxirribonucleicos que conforman un gen (ver qué es un gen), mediante este proceso se obtienen hebras de ARN encargadas de realizar una función específica. El proceso de transcripción es llevado a cabo por un complejo enzimático denominado ARN polimerasa, existiendo varios tipos de ella, lográndose diferenciar las pertenecientes a las células eucariotas y procariotas.

¿Dónde se da el proceso de transcripción del ADN?

La transcripción es un proceso que tiene lugar en todas las células. En las procariotas, al carecer de núcleo, la transcripción ocurre en el nucléolo, por lo que tiene contacto directo con el citosol, quedando disponible de manera inmediata los ARN formados.

Por su parte, en los organismos eucariotas dicho proceso se lleva a cabo dentro del núcleo, por lo que el desarrollo de esta acción es más complejo, los ARN quedan dentro de la estructura nuclear y deben ser procesados para poderlos convertir a ARN funcionales o maduros, y puedan salir hacia el citoplasma a cumplir sus funciones. Uno de los eventos de importancia que sufren los ARNm es el splicing o proceso de corte y empalme, donde al eliminar los intrones, los exones quedan unidos formando una secuencia de lectura ininterrumpida.

Productos que se forman durante la transcripción del ADN

Es bien conocido que al finalizar el proceso de transcripción se forman moléculas de ARN, que son hebras complementarias a la cadena de ADN de la cual se ha realizado la copia, pero no todas estas moléculas de ARN tienen la misma función. Durante dicho proceso se forman tres tipos de ARN que son: ARN mensajero, ARN ribosómico y ARN de transferencia.

ARN mensajero (ARNm): es el encargado de transportar la información que se ha transcrito del ADN (código genético), esta información va en una secuencia de tres nucleótidos denominados codones, estos codones determinaran qué aminoácido incluirán en la formación de las proteínas.

ARN de transferencia (ARNt): este tipo de ARN es importante ya que es necesario para poder descifrar los codones de ARNm. Este ARN tiene como función unirse a los aminoácidos de manera que pueda transportarlo hasta los ribosomas para ir configurando al polipéptido naciente.

ARN ribosómico (ARNr): como su nombre lo indica, es aquel que en conjunto con varias proteínas dan estructura y conforman a los ribosomas, lugar donde se cataliza el ensamblaje de aminoácidos para formar los polipéptidos.

Factores claves o características

Como ya hemos explicado la transcripción resulta en el copiado de la información contenida en los genes, pasando la información del ADN al ARN, pero en este proceso suceden factores claves de gran importancia, entre ellos los siguientes:

– La hebra de ARN resultante, a pesar de que es una copia del ADN del gen que se está transcribiendo, presenta diferencias significativas, en ella se puede observar como una de las bases nitrogenadas es sustituida por otra, en específico la timina presente en el ADN se sustituye por uracilo al pasar al ARN.

– La formación del ARN ocurre mediante un proceso conservativo y unidireccional, por lo que el ADN no sufre cambio alguno al final del proceso y la dirección de crecimiento del ARN se da en dirección 5´a 3´.

– El proceso de transcripción del ADN es selectivo, ya que solo se utiliza para el copiado una fracción del ADN, lográndose establecer un punto de inicio y uno de terminación.

– Es un proceso que se puede repetir las veces que sean necesarias, por lo que es independiente del ciclo celular. Por lo tanto, la transcripción de un gen puede suceder en numerosas ocasiones e incluso de manera secuencial produciendo varias moléculas de ARN, dependiendo de la necesidad de la célula.

Fases de la transcripción del ADN

Durante el desarrollo de la transcripción del ADN, se realizan una serie de procesos relevantes que permiten separarlo en varias fases. Específicamente son tres etapas que se logran diferenciar durante la transcripción y en semejanza con el proceso replicativo y de traducción del ADN, dichas fases llevan el nombre de iniciación, elongación y terminación. A continuación describiremos de forma general lo que ocurre en cada una de ellas.

Etapa de iniciación (etapa 1)

En esta primera etapa, la acción principal es la unión del complejo enzimático ARN polimerasa a un sitio específico de unión en la molécula de ADN, con la enzima acoplada a la hebra molde se pretende unir los primeros ribonucleótidos del ARN que se formará. Esta etapa se puede explicar en tres pasos:

I.- En la secuencia de nucleótidos del ácido desoxirribonucleico, hay sitios específicos que la ARN polimerasa debe reconocer para dar inicio al proceso, estos sitios reciben el nombre de promotor, un promotor popular y que representa un ejemplo típico lleva por nombre caja TATA, es un promotor muy común encontrados en células eucariotas y procariotas. También es importante mencionar en este paso que las RNA polimerasas necesitan de diversos factores proteicos para encontrar estos promotores e iniciar esta etapa, dichos factores llevan el nombre de factores de transcripción.

II.- El segundo paso, después de encontrar el sitio promotor, la RNA polimerasa comienza a disociar las hebras del ADN, de manera que la hebra que será utilizada como molde esté disponible para realizar el proceso de transcripción, mediante el apareamiento con las bases de ribonucleótidos trifosfato del ARN que se formará. Esto sucede cerca del sitio de inicio de la transcripción, formando lo que se conoce como burbuja de transcripción.

III.- Finalmente, el complejo de la RNA polimerasa unida al promotor logra unir a las dos primeras bases del ARN en formación, catalizando la acción mediante un enlace fosfodiéster. Con esta acción se da por hecho que la etapa de iniciación se ha completado.

Etapa de Elongación (etapa 2)

En esta segunda etapa denominada elongación, la burbuja de transcripción se mantiene y crea una zona de disociación de aproximadamente 14 pares de bases. La enzima RNA polimerasa avanza y a medida que abre la hebra en dirección de su movimiento, las va empalmando nuevamente detrás de sí, mientras esto ocurre la RNA en formación comienza a aumentar de tamaño gracias a la adición secuencial de los ribonucleótidos correspondientes, sintetizándose el ARN así en dirección 5´a 3´. Para esta etapa, la RNA polimerasa ya no necesita el sitio promotor ni los factores de transcripción generales, por lo que sufre una disociación de ellos.

Etapa de terminación (etapa 3)

Así como al inicio del proceso, el ADN presenta sitios promotores, también poseen secuencias de terminación, de manera que indica a la RNA polimerasa que debe terminar la transcripción del ADN. Una vez llegado a este punto la molécula de ARN recién formado o también llamado transcrito primario se libera para su posterior uso o proceso de maduración. La RNA polimerasa se desprende de la hebra molde y queda disponible nuevamente para realizar el mismo proceso o buscar otro gen que necesite ser transcrito.

Referencias

• Arratia, A. & Aguirre; J. (2013).
• Cabrejos, M.; Tamayo, E.; Maldonado, E. (2001).
• Lodish, H.; Berk, A.; Matsudaira, P.; Kaiser, C.; Krieger, M.; Scott, M.; Zipursky, S.; Darnell, J. (2006).
• Mathews, C.; Van Holde, K.; Ahern, K. (2002).
• Sánchez, F. (2004). Transcripción, un proceso clave de la biología celular. Efectos de etilnitrosourea en la ARN polimerasa II. Bioquimia; 29 (2): 39. https://www.redalyc.org/pdf/576/57629201.pdf