El ácido ribonucleico o ARN desempeña varias funciones vitales en la vida de una célula. Actúa como un mensajero, retransmitiendo el código genético del ácido desoxirribonucleico, o ADN, a la maquinaria sintetizadora de proteínas de la célula. El ARN ribosómico se une con proteínas para formar ribosomas, las fábricas de proteínas de la célula. El ARN de transferencia transfiere aminoácidos a hebras de proteína en crecimiento a medida que los ribosomas traducen ARN mensajero. Otras formas de ARN ayudan a controlar la actividad celular. La enzima ARN polimerasa o RNAP, que tiene varias formas, es responsable de alargar la cadena de ARN durante la transcripción del ADN.
Estructura de la ARN polimerasa
En células eucariotas, es decir, células con núcleos organizados: los diferentes tipos de RNAP están etiquetados de I a V. Cada uno tiene una estructura ligeramente diferente y cada uno crea un conjunto diferente de ARN. Por ejemplo, RNAP II es responsable de crear ARN mensajero o ARNm. Las células procariotas (que no tienen núcleos organizados) tienen un tipo de RNAP. La enzima consiste en varias subunidades de proteínas que realizan diversas funciones durante la transcripción. Un sitio activo que contiene un átomo de magnesio es la ubicación dentro de la enzima a la que se elonga el ARN. El sitio activo agrega grupos de fosfato de azúcar a la cadena de ARN en crecimiento y une las bases de nucleótidos de acuerdo con las reglas de emparejamiento de bases.
Emparejamiento de bases
El ADN es una molécula larga con una columna vertebral compuesta de alternancia unidades de azúcar y fosfato. Una de las cuatro bases de nucleótidos (moléculas de doble o único anillo que contienen nitrógeno) cuelga de cada unidad de azúcar. Las cuatro bases de ADN están etiquetadas como A, T, C y G. La secuencia de pares de bases a lo largo de la molécula de ADN dicta la secuencia de aminoácidos en las proteínas sintetizadas por la célula. El ADN generalmente existe como una doble hélice en la cual las bases de dos cadenas se unen entre sí de acuerdo con las reglas de base: las bases A y T forman un conjunto de pares, mientras que C y G forman el otro conjunto. El ARN es una molécula relacionada de cadena sencilla que observa las mismas reglas de emparejamiento de bases durante la transcripción del ADN, excepto la sustitución de la base U por la T en el ARN.
Iniciación de la transcripción
Iniciación de la proteína los factores deben formar un complejo con una molécula de ARN polimerasa antes de que pueda comenzar la transcripción. Estos factores permiten que la enzima se una a las regiones promotoras (puntos de unión para diferentes unidades de transcripción) en una cadena de ADN. Las unidades de transcripción son secuencias de uno o más genes, que son las porciones que especifican proteínas de una cadena de ADN. El complejo de ARN polimerasa crea una burbuja de transcripción descomprimiendo una parte de la doble hélice de ADN al comienzo de la unidad de transcripción. El complejo enzimático luego comienza a ensamblar ARN leyendo la cadena de plantilla de ADN una base a la vez.
Alargamiento y terminación
El complejo de la ARN polimerasa podría hacer muchos inicios en falso antes de que comience la elongación. En un comienzo en falso, la enzima transcribe aproximadamente 10 bases y luego aborta el proceso y se reinicia. El alargamiento puede comenzar solo cuando el RNAP libera los factores proteicos iniciadores que lo anclan a la región promotora del ADN. Una vez que el alargamiento está en marcha, la enzima recluta factores de elongación para ayudar a mover la burbuja de transcripción por la cadena de ADN. La molécula de RNAP en movimiento alarga la nueva cadena de ARN mediante la adición de unidades de azúcar-fosfato y bases de nucleótidos que complementan las bases en la plantilla de ADN. Si el RNAP descubre una base errónea, puede escindir y resintetizar el segmento de ARN errante. La transcripción termina cuando la enzima lee una secuencia de detención en la plantilla de ADN. Al finalizar, la enzima RNAP libera la transcripción de ARN, los factores de proteína y la plantilla de ADN.
