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El ácido ribonucleico (ARN) es esencial para la vida celular y actúa como mensajero que transmite información genética del ADN a la maquinaria de síntesis de proteínas de la célula. El ARN ribosómico se combina con proteínas para formar ribosomas, las fábricas de proteínas de la célula. El ARN de transferencia lleva aminoácidos a los ribosomas, lo que permite la traducción del ARN mensajero en cadenas polipeptídicas. Otras especies de ARN regulan la actividad celular. La enzima ARN polimerasa (RNAP), que existe en múltiples formas, organiza el alargamiento de las cadenas de ARN durante la transcripción del ADN.
En las células eucariotas, los RNAP se clasifican del I al V, cada uno con una estructura distinta y produce una clase específica de ARN. Por ejemplo, RNAP II sintetiza ARN mensajero (ARNm). Las células procarióticas poseen un único tipo de RNAP. La enzima comprende varias subunidades proteicas que coordinan diversas funciones durante la transcripción. Un sitio activo unido a magnesio dentro del complejo añade unidades de azúcar-fosfato al ARN naciente, añadiendo bases de nucleótidos de acuerdo con las reglas de emparejamiento de bases.
La columna vertebral del ADN está formada por residuos de azúcar y fosfato alternados, con cuatro bases nitrogenadas (adenina (A), timina (T), citosina (C) y guanina (G) unidas a cada azúcar. La secuencia de pares de bases a lo largo del ADN dicta la secuencia de aminoácidos de las proteínas. El ADN normalmente adopta una conformación de doble hélice, donde A se empareja con T y C se empareja con G. El ARN, un análogo monocatenario, sigue la misma lógica de emparejamiento pero sustituye la timina por uracilo (U).
La iniciación requiere un complejo de factores de iniciación proteicos y ARN polimerasa que reconoce regiones promotoras en el ADN. Estos promotores delimitan unidades de transcripción (grupos de uno o más genes). El complejo RNAP desenrolla un segmento corto de la doble hélice para formar una burbuja de transcripción y luego lee la cadena plantilla base por base para comenzar la síntesis de ARN.
Antes del verdadero alargamiento, el complejo RNAP puede realizar inicios en falso, transcribiendo aproximadamente diez nucleótidos antes de abortar y reiniciar. El alargamiento comienza una vez que los factores iniciadores se desprenden, liberando a RNAP para reclutar factores de alargamiento que facilitan el movimiento de las burbujas a lo largo del ADN. Luego, la polimerasa extiende la cadena de ARN, incorporando nucleótidos complementarios. Si se produce un error de emparejamiento, RNAP puede escindir y resintetizar el segmento defectuoso. La transcripción termina cuando la enzima encuentra una secuencia de parada; Se libera la transcripción de ARN completa, junto con los factores de iniciación y el ADN.
