Transcripción y Traducción Genética en Procariotas y Eucariotas

Transcripción y Traducción Genética

El Proceso de Traducción

La traducción consiste en la lectura del mensaje genético del ARNm y su expresión en proteínas. En este proceso intervienen:

• Aminoácidos
• GTP
• Enzimas
• Factores que ayudan a que se lleve a cabo el proceso

El inicio de la traducción viene marcado por el codón AUG y la terminación por UAA, UAG y UGA. El ARN transferente (ARNt) presenta un bucle que lleva el anticodón, es decir, un triplete de bases complementarias al codón o triplete en el ARNm. En su extremo 3' se une el aminoácido correspondiente. Los ribosomas, que contienen ARNr que cataliza la adición de nuevos aminoácidos a la cadena polipeptídica, actúan acoplando el ARNm con los ARNt.

Traducción en Procariotas

En procariotas, la traducción ocurre en el citoplasma de manera simultánea con la transcripción, por lo que es frecuente ver asociaciones de ribosomas traduciendo un mismo ARNm. Estas estructuras se conocen como polisomas.

Los pasos de la traducción en procariotas son:

1. Formación del aminoacil-ARNt: Unión de un aminoácido a su ARNt correspondiente gracias a la enzima aminoacil-ARNt sintetasa y al ATP.
2. Inicio de la traducción: La subunidad pequeña del ribosoma reconoce el codón de iniciación del ARNm (AUG) y se une a él. El ARNt de la metionina se une al ARNm por el centro P. Finalmente, se acopla la subunidad grande del ribosoma, constituyendo el complejo de iniciación de la traducción.
3. Elongación de la cadena polipeptídica: El centro A del ribosoma recibe un nuevo aminoacil-ARNt, se forma un enlace peptídico entre la metionina y el aminoácido recién llegado gracias a la peptidil transferasa. Después, el ribosoma se desplaza sobre el ARNm en sentido 5'→3'. El primer ARNt libre pasa al centro E y es expulsado, el dipéptido formado ocupa el centro P y el centro A queda libre para un nuevo aminoacil-ARNt. La hidrólisis de GTP aporta la energía.
4. Terminación de la traducción: La elongación de la cadena prosigue hasta que el centro A se ocupa con uno de los codones de terminación. Estos no fijan ningún aminoacil-ARNt, sino unas proteínas: los factores de terminación. La cadena polipeptídica queda libre y después se desmonta el ensamblaje ARNm-ribosoma, cuyas subunidades separadas quedan disponibles para un nuevo ciclo de traducción.

Traducción en Eucariotas

En eucariotas, el ARNm pasa al citoplasma en un proceso independiente de la transcripción.

Diferencias con la traducción en procariotas:

• Inicio: Primero se une el aminoacil-ARNt que lleva la metionina con la subunidad pequeña del ribosoma. Este complejo reconoce la caperuza 5' del ARNm hasta el codón de inicio AUG, fijándose en el centro P. Por último, se une la subunidad grande.
• Genes: En procariotas, el ADN tiene genes policistrónicos, que se transcriben en un único ARNm y generan varias proteínas. En eucariotas, el ADN es monocistrónico, cada cadena codifica una proteína.

Replicación en Procariotas

La replicación del ADN en procariotas sigue estos pasos:

Inicio

Comienza con el reconocimiento de la secuencia que marca el origen de replicación. Se abre la burbuja de replicación y se acoplan las enzimas a cada horquilla.

Desarrollo de la Hebra Líder

1. Síntesis de un cebador o primer de ARN por la primasa junto al origen de replicación. El cebador se hibrida con la cadena parental de ADN.
2. La ADN polimerasa III añade nucleótidos al extremo 3' libre del cebador hasta el final de la síntesis.
3. La ADN polimerasa I reemplaza el ARN del cebador por nucleótidos de ADN.

Desarrollo de la Hebra Retardada

1. Se sintetiza un cebador de ARN que ofrece un extremo 3', algo alejado del origen de replicación.
2. La ADN polimerasa III añade nucleótidos hasta llegar al origen, en dirección 5' → 3', conformando un fragmento de Okazaki.
3. La primasa forma otro cebador de ARN para que la ADN polimerasa III continúe con la síntesis de otro fragmento. Así sucesivamente. Esta cadena se compone de numerosos fragmentos de Okazaki.
4. Todos los cebadores son sustituidos por ADN gracias a la ADN polimerasa I.
5. La ligasa une los fragmentos de Okazaki formando una hebra continua nueva.

Final

Al final de la replicación tenemos dos dobles cadenas de ADN en forma de anillos entrelazados. Las topoisomerasas cortan uno de ellos y finalmente sueldan lo cortado, terminando así la replicación del ADN bacteriano con dos anillos independientes.

El Operón en Procariotas

El operón es el regulador de la expresión genética en procariotas. Un operón es un conjunto de genes y secuencias presentes en el ADN que presentan:

• Un gen regulador, que produce una proteína llamada represor. Este puede estar activo o inactivo.
• Un operador, secuencia a la que se fija el represor activo y bloquea la acción de la ARN polimerasa.
• Un promotor, secuencia a la que se une la ARN polimerasa.
• Genes codificantes, que son los genes que se traducen y dan lugar a proteínas.

Los operones pueden ser reprimibles (no permiten la producción de la proteína) o inducibles (permiten la producción de la proteína).

Ejemplos de Operones

• Operón represible: Operón del triptófano. Cuando esta sustancia es abundante y no es necesario producir más, el triptófano se une al represor activándolo. El represor activo se une al operador y se bloquea la transcripción de los genes.
• Operón inducible: Operón lactosa. En este tipo de operón, el represor se produce activo, de forma que se une al operador, impidiendo la transcripción de los genes necesarios para utilizar la lactosa. Cuando la lactosa está presente, se une al represor inactivándolo y permitiendo la transcripción de los genes.