Biología (08) · Unidad 7 — La expresión de la información genética
El procesamiento del ARN: splicing, ARNr y ARNt
En los eucariontes lo que sale de la polimerasa es un transcripto primario. Al mensajero se le pone un capuchón en 5′, una cola de poli-A en 3′ y se le sacan los intrones (splicing): sólo los exones llegan al citoplasma. El ARNr se corta en el nucléolo a partir de un precursor grande, y el ARNt también se recorta y se modifica.
La explicación
El problema: el borrador no es el texto final
Un gen eucariota es como un texto con párrafos intercalados que no van: hay tramos que se copian y después se tiran. La primera copia que sale de la ARN polimerasa, el transcripto primario (o pre-ARNm), es un borrador. Antes de salir del núcleo hay que editarlo.
Las bacterias, en general, no tienen ese problema: su ARNm se usa tal como sale, y hasta se empieza a traducir antes de terminar de copiarse.
Exones e intrones
Los genes de los eucariontes están partidos. Los tramos que quedan en el mensajero maduro son los exones; los que se copian y después se sacan son los intrones (o secuencias intercaladas). Los intrones pueden ser mucho más largos que los exones: en muchos genes humanos, la mayor parte del gen es intrón.
El corte se llama empalme o splicing. Lo hace el espliceosoma, un complejo de ARN pequeños nucleares y proteínas, que reconoce los bordes de cada intrón (casi siempre empiezan con GU y terminan con AG), lo saca y une los exones vecinos.
1. Sumá los largos de los exones.
2. No sumes los intrones: ésos se van.
3. Si te preguntan el largo del transcripto primario, ahí sí: exones + intrones.
Ojo con una trampa: exón no quiere decir «codifica proteína». El primer y el último exón suelen tener tramos que no se traducen (las regiones no traducidas, 5′ UTR y 3′ UTR). Lo que se traduce va del AUG al codón de terminación.
Las dos puntas: el capuchón y la cola
Cola de poli-A: una tira de unas 200 adeninas que se agrega en el extremo 3′, sin molde (no está en el gen). Ayuda a que el mensajero salga del núcleo y dure más en el citoplasma.
Con capuchón, cola y sin intrones, el ARNm está maduro y sale por los poros nucleares.
Un gen, varias proteínas: el empalme alternativo
Un mismo transcripto primario puede editarse de más de una manera: en una célula se queda un exón que en otra se saca. Así, un solo gen puede dar varias proteínas parecidas. Es una de las razones por las que el ser humano tiene unos 20.000 genes de proteínas y muchas más proteínas distintas.
El ARN ribosomal y el nucléolo
El ribosoma necesita cuatro ARN ribosomales en los eucariontes: 28S, 18S, 5,8S y 5S (la «S» es una medida de qué tan rápido sedimenta en la centrífuga, no una masa). Tres de ellos se fabrican juntos, en una sola tira larga:
2. La ARN polimerasa I transcribe un precursor de 45S.
3. Ese precursor se corta y queda el 28S, el 18S y el 5,8S.
4. El 5S se transcribe aparte, fuera del nucléolo, con la ARN polimerasa III, y entra al nucléolo.
5. En el nucléolo los ARNr se juntan con proteínas ribosomales (que se fabricaron en el citoplasma y entraron al núcleo) y se arman las dos subunidades, que salen por separado al citoplasma.
Por eso el nucléolo es grande en las células que fabrican mucha proteína: es la fábrica de ribosomas.
El ARN de transferencia
Los ARNt también salen de un precursor más largo. Se les recortan los extremos, a algunos se les saca un intrón chico, se les agrega en el extremo 3′ la secuencia CCA (donde después se engancha el aminoácido) y se modifican varias de sus bases. Quedan plegados en forma de trébol, con el anticodón en un brazo.
Cómo reconocerlo
2. ¿De un precursor 45S cortado y del nucléolo? Es el del ARN ribosomal.
3. ¿De un CCA en el extremo 3′ y bases modificadas? Es el del ARN de transferencia.
Un gen tiene tres exones de 150, 210 y 96 nucleótidos, separados por dos intrones de 400 y 1200 nucleótidos. ¿Cuánto mide el transcripto primario? ¿Y el mensajero maduro? (Sin contar el capuchón ni la cola de poli-A.)
El planteo: el transcripto primario es la copia de todo el gen; el maduro, lo que queda después de sacar los intrones.
Mensajero maduro: sólo los exones = 150 + 210 + 96 = 456 nucleótidos.
Lo que se perdió: 400 + 1200 = 1600 nucleótidos de intrones, más de las tres cuartas partes del transcripto.
Por qué se aclara lo del capuchón y la cola: el capuchón es un solo nucleótido modificado y la cola, unas 200 A que no están en el gen. Si te piden contarlos, el enunciado lo dice; si no, se cuentan sólo los exones.
¿Cuántos aminoácidos? Con este dato solo, no se puede saber. Habría que conocer dónde están el AUG y el stop, porque el primer y el último exón suelen tener tramos sin traducir. Si los 456 nucleótidos se tradujeran enteros, con el stop incluido, serían 152 codones y 151 aminoácidos; pero eso sería un dato extra, no algo que se deduce.
Dónde se pierde el punto: en dar 2056 como largo del mensajero, o en restar los intrones del maduro como si estuvieran adentro de los exones.
Se compara un gen humano con el ARNm maduro que sale de él, apareándolos hebra contra hebra en un tubo. El ARNm se aparea con el ADN en varios tramos, y entre ellos quedan lazos de ADN de una sola hebra, sin pareja. ¿Qué son esos lazos? ¿Qué pasaría con el mismo experimento en un gen bacteriano?
Los lazos son los intrones. El ARNm maduro sólo tiene los exones; cuando se lo enfrenta con el gen, los exones se aparean con su tramo de ADN y los intrones, que no tienen pareja en el mensajero, quedan afuera formando lazos.
La cola de poli-A quedaría colgando en un extremo, sin aparearse: no está en el gen.
En una bacteria: en general no habría lazos. Los genes bacterianos casi nunca tienen intrones, y el mensajero se aparea con el gen de punta a punta.
Así se descubrieron los genes partidos, a fines de los años setenta: mirando estos híbridos al microscopio electrónico.
Dónde se pierde el punto: en decir que los lazos son los exones. Lo que se aparea es lo que el ARNm tiene, y el ARNm tiene los exones.
Dónde se cae la mayoría
- Sumar los intrones al largo del mensajero maduro. Los intrones se copian y se sacan: el maduro es la suma de los exones.
- Creer que todo exón se traduce. El primero y el último suelen tener regiones no traducidas; la proteína sale del tramo que va del AUG al stop.
- Poner el capuchón en el extremo 3′ y la cola de poli-A en el 5′. Es al revés: capuchón en 5′, cola en 3′.
- Decir que la cola de poli-A está escrita en el gen. Se agrega sin molde, después de transcribir.
- Pensar que los cuatro ARNr salen del precursor del nucléolo. El 5S se transcribe aparte, con la ARN polimerasa III.
Hasta acá la explicación. La práctica es la otra mitad: 7 ejercicios de este tema, en cuatro niveles, que no te dicen sólo si está bien al final sino que te corrigen en cada paso y te explican por qué. Además trae una animación que muestra la idea en movimiento.
Practicar El procesamiento del ARN: splicing, ARNr y ARNt →Dónde entra este tema en el parcial
- Segundo parcial — Un gen leído desde la molde15 puntos · resuelto paso a paso
Los otros temas de la unidad 7
La expresión de la información genética