Expresión Génica: El Camino Hacia las Proteínas
La expresión génica es el proceso fundamental mediante el cual la información codificada en un gen se utiliza para sintetizar una proteína funcional. Este proceso es crucial para la diferenciación celular y el funcionamiento de todos los organismos vivos. La expresión génica se divide principalmente en dos etapas: la transcripción y la traducción.
Transcripción: Copiando la Información Genética
La transcripción es el primer paso de la expresión génica, donde la secuencia de ADN de un gen se copia en una molécula de ARN mensajero (ARNm). Este proceso ocurre en el núcleo de las células eucariotas y en el citoplasma de las células procariotas.
Elementos Clave de la Transcripción
- ARN Polimerasa: Es la enzima principal encargada de la síntesis de ARN. Existen diferentes tipos de ARN polimerasas, cada una especializada en la transcripción de distintos tipos de ARN.
- ARNm (ARN mensajero): Actúa como el molde para la síntesis de proteínas. Transporta la información genética desde el ADN en el núcleo hasta los ribosomas en el citoplasma.
- Promotor: Una secuencia específica de ADN que marca el inicio de un gen y señala a la ARN polimerasa dónde comenzar la transcripción. La secuencia «TATA box» es un promotor común.
- Unidad de Transcripción: La porción del ADN que será copiada en ARN.
- Factores de Transcripción: Proteínas que se unen al ADN y regulan la velocidad de la transcripción, activándola o inhibiéndola.
- Codones: Unidades de tres nucleótidos en el ARNm que codifican un aminoácido específico o una señal de inicio/parada.
- Locus: La ubicación específica de un gen en un cromosoma.
- Enlaces Peptídicos: Enlaces químicos que unen aminoácidos para formar cadenas polipeptídicas (proteínas).
El Proceso de Transcripción Paso a Paso
La transcripción implica la transferencia de información desde el ADN al ARN, mediada por la ARN polimerasa.
Pre-iniciación:
Los factores de transcripción se unen a secuencias promotoras específicas en el ADN, indicando el sitio de inicio de la transcripción. El promotor se encuentra típicamente en la región 5′ del gen.
Iniciación:
La ARN polimerasa se une al promotor, a menudo con la ayuda de factores de transcripción. La hélice de ADN se desenrolla localmente, exponiendo las bases para la síntesis de ARN.
Elongación:
La ARN polimerasa se mueve a lo largo de la hebra molde de ADN, sintetizando una cadena de ARNm complementaria y anti-paralela. Por ejemplo, si la secuencia de ADN es 3′-TACCG-5′, la cadena de ARN resultante será 5′-AUGGC-3′.
Terminación:
La ARN polimerasa reconoce una secuencia de terminación en el ADN. Esto provoca la liberación de la molécula de ARNm recién sintetizada y la disociación de la ARN polimerasa del ADN.
Maduración del ARN (en Eucariontes)
En organismos eucariotas, el ARN transcrito primario sufre un proceso de maduración antes de ser traducido:
- Splicing: Se eliminan las secuencias no codificantes (intrones) y se unen las secuencias codificantes (exones). Este proceso permite la formación de diferentes ARNm a partir de un solo gen, aumentando la diversidad de proteínas.
- Adición de la Caperuza (Capuchón): Se añade una guanina modificada al extremo 5′ del ARNm para protegerlo de la degradación y facilitar su unión a los ribosomas.
- Adición de la Cola Poli-A: Se añade una larga secuencia de adeninas al extremo 3′ del ARNm, lo que aumenta su estabilidad y facilita su transporte fuera del núcleo.
En organismos procariotas, el ARNm generalmente no sufre maduración y la transcripción y traducción pueden ocurrir simultáneamente.
Reglas del Código Genético
El código genético es el conjunto de reglas que determina cómo se traduce la secuencia de nucleótidos del ARNm en la secuencia de aminoácidos de una proteína.
- Universalidad: El código genético es prácticamente el mismo en todos los organismos vivos.
- Redundancia (Degeneración): La mayoría de los aminoácidos pueden ser codificados por más de un codón. Existen 64 codones posibles para los 20 aminoácidos estándar.
- Codón de Inicio: El codón AUG es el codón de inicio y también codifica para el aminoácido metionina.
- Codones de Parada: Los codones UAA, UAG y UGA no codifican ningún aminoácido y señalan el final de la traducción.
La correcta expresión génica, desde la transcripción hasta la traducción, es esencial para la vida. Comprender estos procesos nos permite desentrañar los mecanismos moleculares que subyacen a la salud y la enfermedad.