EL PROCESAMIENTO DEL ARN MENSAJERO EN EUCARIOTAS IMPLICA LA INCORPORACION DE UN CASQUETE LA ADICION DE UNA COLA DE POLI(A) Y LA ELIMINACION DE INTRONES

EL PROCESAMIENTO DEL ARN MENSAJERO EN EUCARIOTAS IMPLICA LA INCORPORACION DE UN CASQUETE LA ADICION DE UNA COLA DE POLI(A) Y LA ELIMINACION DE INTRONES

El procesamiento del arn mensajero en eucariotas implica la incorporación de un casquete la adición de una cola de poli(a) y la eliminación de intrones. el arnm procariota es en casi todos los genes una excepción a la generalización de que el arn requiere procesamiento antes de poder ser utilizado por la célula. la mayoría de los arnm bacterianos se sintetizan de forma que ya están listos para la traducción incluso antes que se haya completado la transcripción. es más, la transcripción en bacterias no está separada por una barrera membrana de los ribosomas que son responsables de la traducción de manera que las moléculas de arnm bacteriano que están siendo sintetizadas por la arn polimerasa suelen tener ribosomas ya asociados. la micrografía electrónica de la figura 13. 18 muestra este acoplamiento de la transcripción y la traducción en una célula bacteriana. en los eucariotas por otro lado la transcripción y la traducción están separadas tanto en el tiempo como en el espacio la transcripción tiene lugar en el núcleo mientras que la traducción se da fundamentalmente en el citoplasma. se requiere un procesamiento sustancial en el núcleo para convertir los transcritos primarios en moléculas de arnm listas para ser transportadas al citoplasma y traducidas. aunque cada unidad transcripciones de arnm eucariota codifica solo un polipéptido los transcritos primarios suelen ser muy largos generalmente de entre 2 000 y 20 000 nucleótidos. esta heterogeneidad en el tamaño se refleja en el término arn heterogéneo nuclear rnahn que se ha aplicado para denominar al arn no ribosomal y no transportado que se encuentra en el núcleo de las células eucariotas. el rnahn consta de una mezcla de moléculas de arnm y sus precursores pre arnm. la conversión de las moléculas de pre arnm en moléculas de arnm funcionales requiere normalmente la eliminación de secuencias de nucleótidos, así como la adición de casquetes en 5 y colas en 3 como describiremos en las siguientes secciones. adición de casquetes en 5 y de la cola de polia en 3. la mayoría de las moléculas de arnm eucariotas llevan modificaciones distintivas en ambos extremos. en el extremo 5 todas tienen un nucleótido modificado denominado casquete 5 y en el extremo 3 suelen tener un segmento largo de nucleótidos de adenina conocido como cola de polia. el casquete en 5 es simplemente un nucleótido guanosina que ha sido metilado en la posición 7 del anillo de purina y es reverso esto quiere decir que el enlace que une el extremo 5 de la molécula de arn es un enlace 5 5 en lugar del 3 5 habitual figura 13. 19. esta característica distintiva del arnm eucariota se añade al transcrito primario poco después de la iniciación de la síntesis del arn. como parte del proceso de adición del casquete los anillos de ribosa del primer y a menudo también del segundo nucleótido del arn pueden ser metilados como se muestra en la figura 13. el casquete 5 contribuye a la estabilidad del arnm protegiendo a la molécula de la degradación por nucleasas que atacan al arn en el extremo 5. el casquete tiene también un papel importante en el posicionamiento del arnm en el ribosoma para la iniciación de la traducción. además del casquete 5 en el extremo 3 de la mayoría de las moléculas de arn eucariota está presente una cola de polia de unos 50 250 nucleótidos. en las células animales solo los arnm de las histonas principales carecen de ella. está claro que la cola de polia debe añadirse tras la transcripción porque los genes no contienen los largos segmentos de nucleótidos de timina t que serían el molde para la adición de la cola de polia. Una evidencia directa de esta conclusión ha venido dada por el aislamiento de la enzima poli(a) polimerasa que cataliza la adición de secuencias de polia al rna sin la necesidad de un adn molde. La adición de la cola de poli(a) es parte del proceso que crea el extremo 3 en las moléculas de arnm eucariotas. a diferencia de lo que sucede en las bacterias donde las secuencias de terminación especificas interrumpen la transcripción en el extremo 3 de las moléculas de arnm recién formadas la transcripción del pre arnm eucariotas suele tener lugar cientos o incluso miles de nucleótidos más allá del lugar destinado a ser el extremo 3 de la molécula final de arnm. Una señal especial que consiste en una secuencia aauaaa localizada ligeramente corriente arriba de este sitio y un elemento rico en gu y o u corriente debajo de este lugar determina donde debe añadirse la cola de polia. como se muestra en la figura 13. 20 este elemento de señalización determina el corte de los primeros 10 35 nucleótidos transcritos corriente abajo de la secuencia aauaaa y la polia polimerasa cataliza la formación de la cola de polia. Además de crear la cola de polia los pasos de procesamiento asociados a la señal aauaaa podrían ayudar a desencadenar la terminación de la transcripción. el descubrimiento de los lntrones. En las células eucariotas los precursores de la mayoría de los arnm y algunos arnt y arnr contienen entrones que son secuencias situadas dentro de los transcritos primarios que no aparecen en los rna funcionales maduros. El descubrimiento de los intrones fue una gran sorpresa para los biólogos. Se había demostrado anteriormente en numerosos genes bacterianos que la secuencia de aminoácidos de la cadena polipeptídica producida por un gen se corresponde exactamente con la secuencia de nucleótidos del adn. Esta relación fue demostrada por primera vez en los experimentos de colinearidad de Charles Yanofsky a principios de los 60 y como poco después se dispuso de métodos de secuenciación de proteínas y nucleótidos se pudo confirmar por comparación directa de las secuencias de nucleótidos y aminoácidos. Los biólogos asumieron la misma relación en eucariotas. Los espliceoso más eliminan los intrones del pre arnm. Para producir una molécula funcional de mrna a partir de un pre arnm que contiene intrones los eucariotas deben eliminar de alguna forma los intrones y empalmar los segmentos de rna restantes exones. el proceso completo de eliminación de intrones y empalme de exones se denomina ayuste splicing del rna. como ejemplo la figura 13. 23 muestra el transcrito primario pre arnm del gen de la 3 globina y el producto final maduro arnm que se produce después de la eliminación de los dos intrones. El ayuste del rna debe ser muy preciso ya que un error en un solo nucleótido podría alterar el marco de lectura del arnm e inutilizarlo. El ayuste adecuado puede de hecho verse alterado por la simple modificación de la secuencia de bases de un segmento corto localizado al final de un intron lo que indica que estas secuencias determinan la localización exacta de los sitios de empalme 5 y 3 es decir los puntos donde se cortan los dos extremos de un intron durante su eliminación. El análisis de secuencias de cientos de intrones distintos ha revelado que el extremo 5 de un intron empieza normalmente con la secuencia gu y el extremo 3 termina con la secuencia ag. además un segmento de bases corto adyacente a estas secuencias gu y ag tiende a ser similar entre distintos intrones. la secuencia de bases del resto del intron parece ser irrelevante para el proceso de ayuste. aunque los intrones pueden variar desde unas pocas docenas a miles de nucleótidos de longitud la mayoría de los intrones se pueden eliminar artificialmente sin alterar el proceso de ayuste. Hay una secuencia especial localizada varias docenas de nucleótidos corriente arriba del extremo 3 del intron a la que se conoce como punto de ramificación y que es una excepción. el punto de ramificación tiene un papel importante en el mecanismo de eliminación de intrones. Algunos intrones son auto catalíticos. Aunque casi siempre se requiere la participación de los espliceosomas para la eliminación de intrones algunos genes tienen intrones auto catalíticos. el transcrito de rna de este . Gen puede llevar a cabo el proceso completo de ayuste en ausencia de proteínas por ejemplo en un tubo de ensayo el intron de rna cataliza por si solo el proceso. Como describimos en el capítulo 7 estas moléculas de rna que tienen actividad catalítica en ausencia de proteínas se denominan ribosomas.

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