Acidos Nucleicos.docx

Emilio José Murcia Chacón PROCESO DE REPLICACION, TRANSCRIPCION Y TRADUCCION DE LOS ACIDOS NUCLEICOS. REPLICACION En la replicación del ADN la transferencia de la información implica simplemente desenrollar las cadenas de una doble hélice de DNA original, acompañada de la síntesis de dos cadenas hijas. En otras palabras, la replicación es semiconservativa y da lugar a moléculas de DNA hijas que contienen una cadena original y un material de nueva síntesis. la replicación es ordenada y secuencial. Se inicia en unos puntos fijos del cromosoma, y el crecimiento de la cadena de ADN se produce de manera simultánea al desenrollamiento de la doble hélice original y de igual modo como otros procesos de biosíntesis, la replicación del ADN utiliza sustratos activados, los desoxirribonucleósido 5’ trifosfatos, la replicación es mucho más exacta que cualquier otro proceso catalizado por enzimas. Los componentes proteicos que se sabe que actúan en la horquilla de replicación o cerca de ella son los siguientes: ADN polimerasas, proteínas de unión al ADN de cadena única, helicasas, primasa, topoisomerasas y ADN ligasa. La DNA polimerasa cataliza la reacción química de la síntesis de DNA, la creación de los enlaces fosfodiéster entre los desoxirribonucleótidos en una cadena de DNA. El grupo hidroxilo 3 del final de una cadena de DNA realiza un ataque nucleófilo sobre el fosfato α de un dNTP que llega. Ese dNTP ha sido posicionado previamente para la incorporación en la cadena en crecimiento o cebador, mediante enlaces de hidrógeno con el nucleótido apropiado en la cadena molde. La reacción comporta la salida de pirofosfato cuya hidrólisis consiguiente impulsa la reacción desde el punto de vista energético. Dada la necesidad de los grupos hidroxilo 3’ y de sustratos 5’ dNTP, la DNA polimerasa puede catalizar el crecimiento de la cadena de DNA tan sólo en una dirección: 5’→3’, lo cual significa que va del extremo 5’ hacia el extremo 3’. Sin embargo, recuérdese que las dos cadenas del DNA están en una disposición antiparalela, es decir, tienen polaridades opuestas. Debido a que se replican las dos cadenas en la misma horquilla, debe existir un mecanismo para la replicación de cada cadena en la dirección 3’→5’. Este mecanismo comporta la acción de una DNA polimerasa dimérica , es decir, una molécula enzimática que replica en la misma dirección del movimiento de la horquilla y otra que efectúa la replicación retrograda en la horquilla. Las helicasas son enzimas que catalizan el desenrollamiento de los ácidos nucleicos de doble cadena. Cada cadena del DNA original tiene su propia helicasa; la que se asocia con la cadena retardada forma complejos con la

primasa como parte de una unidad denominada primosoma. El desenrollamiento catalizado por la helicasa de las cadenas del DNA original requiere la hidrólisis simultánea de ATP, que proporciona la energía necesaria para abrir la doble cadena de DNA estable. El proceso de desenrollamiento deja al descubierto el DNA original de una sola cadena. Luego una proteína desestabilizadora de la hélice, se une al DNA para estabilizar una estructura en la que las superficies de enlaces de hidrógeno de las bases del DNA tienen una orientación espacial dirigida hacia los nucleótidos que llegan. TRANSCRIPCION En la transcripción la que la información almacenada en la secuencia de nucleótidos del DNA se lee mediante la síntesis de polirribonucleótidos dependiente de un molde. Desde el punto de vista del mecanismo, la transcripción es semejante a la replicación del DNA, en especial en cuanto al uso de sustratos nucleósidos trifosfato y al crecimiento dirigido por un molde de las cadenas de ácido nucleico, en la dirección 5’→ 3’. En las células eucariotas, la transcripción es un proceso más complejo que en las procariotas. No sólo existe una discriminación mucho mayor de lo que se va a transcribir y lo que no, sino que esta transcripción está programada de manera muy precisa durante el desarrollo y la diferenciación tisular. Además, la maquinaria de la transcripción debe abordar de alguna manera los niveles complicados de la estructura de la cromatina eucariota. Esta complejidad se refleja en el hecho de que las células eucariotas tienen varias RNA polimerasas diferentes, cada una de las cuales tiene una función especializada. Además de las RNA polimerasas especiales que actúan en las mitocondrias y los cloroplastos, hay tres enzimas que transcriben diversas porciones del genoma nuclear. Cada una de estas RNA polimerasas nucleares es una enzima compleja, que contiene aproximadamente una docena de subunidades. Las enzimas completas son difíciles de aislar en forma pura, y a menudo resulta difícil determinar cuáles subunidades son esenciales y para qué fines. Otra característica importante permite diferenciar las RNA polimerasas eucariotas de las procariotas: todas las enzimas eucariotas requieren factores proteicos adicionales (factores de transcripción) que se unen a un promotor e inician la transcripción. De hecho, el estudio de los factores de transcripción es una parte importante del estudio de la transcripción eucariota. Estos factores parecen desempeñar un papel importante en la determinación de la selectividad de la transcripción de los genes. La función de cada una de las tres polimerasas nucleares es: RNA POLIMERASA I: TRANSCRIPCIÓN DE LOS PRINCIPALES GENES DE RNA RIBOSÓMICO. El ribosoma eucariota contiene cuatro moléculas de rRNA. La subunidad pequeña tiene un rRNA 18S, mientras que la subunidad grande

contiene moléculas de rRNA 28S, 5.8S y 5S. De éstas, las 28S, 18S y 5.8S se producen todas a partir de un transcrito inicial pre-rRNA 45S, y la función especial de la RNA polimerasa I (pol I) es la de efectuar esta transcripción. RNA POLIMERASA III: TRANSCRIPCIÓN DE LOS GENES PEQUEÑOS DE RNA. Los principales objetivos de la pol III son los genes de todos los tRNA y los del RNA ribosómico 5S. Al igual que los genes ribosómicos principales, estos genes pequeños están presentes en múltiples copias, aunque generalmente no se agrupa en disposiciones en tándem, ni se localizan en una región concreta del núcleo. Lo habitual es que estén diseminados por todo el genoma y por diversas partes del núcleo. RNA POLIMERASA II: TRANSCRIPCIÓN DE LOS GENES ESTRUCTURALES. Todos los genes estructurales (los que codifican productos proteicos) de la célula eucariota se transcriben por la polimerasa II. Esta enzima transcribe también algunos de los RNA nucleares pequeños que intervienen en el proceso de corte y empalme. TRADUCCION En la traducción que el código genético especifica un triplete de nucleótidos que corresponde a cada residuo de aminoácido. Para conseguir la correspondencia entre los aminoácidos individuales y sus correspondientes tripletes codones, es necesario un conjunto de moléculas adaptadoras, cada una de las cuales ha de poder acoplarse a un aminoácido específico y ha de reconocer también el correspondiente codón en el RNA mensajero. Estas moléculas adaptadoras son los RNA de transferencia. Cada tRNA contiene un triplete de nucleótidos denominado anticodón, que es el complementario de un codón en el mRNA para el aminoácido concreto. Así pues, el conjunto de tRNA denuna célula constituye una especie de diccionario molecular para la traducción; define las correspondencias entre las palabras del lenguaje de 4 letras de los ácidos nucleicos y las palabras del lenguaje de 20 letras de los aminoácidos. Es necesaria una enzima específica, denominada aminoacil-tRNA sintetasa, para realizar la unión entre cada tRNA y el correspondiente aminoácido. Para traducir un mRNA, debe existir un dispositivo que junte los tRNA cargados con los aminoácidos con el mRNA, estableciendo correspondencias entre tripletes codón y anticodón y uniendo los residuos de aminoácidos en la secuencia correcta. El aparato celular que realiza esta tarea es el ribosoma, una partícula formada por RNA y proteínas. Un ribosoma puede unirse al mRNA y “leerlo” al irse moviendo a lo largo del RNA, aceptando los tRNA cargados en el orden dictado por el mensaje y transfiriendo sus residuos de aminoácidos uno a uno a la cadena polipeptídica en crecimiento, en el orden adecuado.

El mensaje del mRNA se lee siempre en la dirección 5’→ 3’ y la cadena polipeptídica se sintetiza empezando con su residuo N-terminal.

BIBLIOGRAFÍA x 1. Christopher K. Mathews KEvHKGA. Bioquimica. Tercera ed. Capella I, editor. Madrid: Pearson educacion SAS; 2002. x