Regulación Postranscripcional y Elementos Genómicos
ARN de Interferencia Pequeño (siRNAs)
Los siRNAs (small interfering RNAs) son moléculas de ARN doble hebra de 20-21 nucleótidos (nt) perfectamente complementarios, que se originan a partir de un ARN largo de doble hebra (dsRNA). Los dsRNAs pueden ser de origen endógeno (por ejemplo, los transcritos generados a partir de secuencias de ADN repetidas en tándem), o de origen exógeno (como virus o transgenes).
Procesamiento y Mecanismo de Acción de los siRNAs
La enzima responsable del procesamiento del dsRNA en moléculas de siRNAs es Dicer, una enzima citoplásmica de la familia ARNasa III, que procesa el dsRNA en fragmentos de ARN doble hebra con extremos 5′ fosfato y 2 nucleótidos libres con extremo hidroxilo (-OH) en 3′.[1]
Los siRNAs suprimen la expresión de los genes diana mediante dos vías principales:
- Silenciamiento Postranscripcional (Corte del ARNm): Los siRNAs suprimen la expresión de los genes diana mediante el corte del ARN mensajero (ARNm) complementario en dos mitades, a través de la interacción de la hebra antisentido del siRNA con el complejo RISC (RNA-induced silencing complex). Las dos mitades del ARNm son posteriormente degradadas por la maquinaria celular, lo que conlleva la supresión de la expresión del gen.[2]
- Silenciamiento Transcripcional (Modificación del ADN): Los siRNAs promueven la modificación del ADN, facilitando el silenciamiento de la cromatina, ya que favorecen la expansión de los segmentos de heterocromatina, a través del complejo RITS (RNA-induced transcriptional silencing).
MicroARNs (miRNAs)
Los miRNAs (microRNAs) son moléculas de ARN transcritas a partir de genes de ADN, pero no son traducidas a proteínas. Se expresan en una amplia variedad de organismos, desde plantas hasta gusanos y humanos. Muchos miRNAs están bien conservados entre especies,[6] y muchos componentes de la maquinaria de los miRNAs se han encontrado incluso en Archaea y eubacterias, lo que revela que su origen es muy antiguo. Algunos recuentos de miRNA en humanos identificaban hasta 800, lo que implicaría que los miRNAs podrían representar como mínimo el 3% de todos los genes humanos.[7]
Biosíntesis y Maduración de los miRNAs
La secuencia de ADN que codifica para un gen de miRNA tiene una longitud que supera al tamaño final del propio miRNA e incluye la región miRNA y una región que es complementaria a la anterior, lo que permite su apareamiento. Esto conlleva que, durante la transcripción de esta secuencia de ADN, se formen regiones que tienen la capacidad de formar una horquilla y generar un ARN bicatenario primario largo conocido como pri-miRNA.
El proceso de maduración sigue los siguientes pasos:[5]
- Posteriormente, una enzima nuclear llamada Drosha corta las bases de la horquilla, formando lo que se denomina pre-miRNA.
- Este pre-miRNA es transportado desde el núcleo al citoplasma por la Exportina 5.
- Una vez que el pre-miRNA está en el citoplasma, es fragmentado por la enzima Dicer, que lo corta hasta la longitud final de 20-25 nucleótidos.
Otros Elementos de la Biología Molecular
Ribozimas: ARN con Capacidad Catalítica
Las ribozimas son moléculas de ARN que tienen la capacidad de actuar como catalizadores, es decir, de acelerar reacciones de forma específica. Al igual que las enzimas proteicas, poseen un centro activo que se une específicamente a un sustrato y que facilita su conversión en un producto. Las ribozimas son menos versátiles que las enzimas proteicas. Hay ribozimas implicadas en diversas e importantes reacciones celulares; destacan entre ellas el procesamiento o maduración del ARN y la síntesis de proteínas (una de las moléculas de ARNr componentes del ribosoma cataliza la reacción de transpeptidación, o unión de los aminoácidos).
Pseudogenes: Secuencias Genéticas No Funcionales
Un pseudogén es una secuencia nucleotídica similar a un gen normal pero que no da como resultado un producto funcional, es decir, que no se expresa. Se han propuesto varios escenarios para explicar el origen de un pseudogén:
Tipos y Origen de los Pseudogenes
- Pseudogenes Procesados (Retrotransposición): Fragmentos de la transcripción en ARN mensajero de un gen pueden ser transcritos inversamente de manera espontánea e insertados en el ADN cromosómico (llamado retrotransposición). Ya que estos pseudogenes carecen de los promotores de los genes normales, no se expresan con normalidad.
- Pseudogenes Duplicados o Sin Procesar: Un suceso de duplicación genética puede significar que un genoma tenga dos copias de un gen cuando solo necesita una. Las mutaciones que desactiven una de las copias no serían, por tanto, seleccionadas en contra (e incluso podrían tener cierta ventaja selectiva estando desactivados). Además, el suceso de duplicación puede no ser completo, de manera que la copia tenga promotores incompletos.
- Pseudogenes Desactivados: Un gen puede dejar de ser funcional o desactivarse si una mutación así se fija en la población. Esto puede ocurrir por medios normales como la selección natural o la deriva genética. Es el mismo mecanismo por el que los genes sin procesar se desactivan.
El Código Genético y la Redundancia
En el código genético, cada aminoácido está codificado por un codón o varios codones. En total hay 64 codones que codifican para 20 aminoácidos y 3 señales de parada de la traducción.
Esto hace que el código sea redundante, porque hay varios codones diferentes que codifican para un solo aminoácido. Sin embargo, el código no es ambiguo porque cada triplete tiene su propio significado específico.