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Maduración del ARN (procesamiento), qué , cómo y dónde ocurre

Maduración del ARN (procesamiento), esquema o resumen
Paradais Sphynx/CC BY 2.0

Es cierto que durante el proceso de transcripción del ADN se forman moléculas de ARN, las cuales pueden ser de tipo mensajeras (ARNm), ribosómicas (ARNr) y de transferencia (ARNt), quienes mediante procesos posteriores tendrán el papel protagónico de realizar la expresión de la información genética a través del descifrado del código genético. Pero en los organismos eucariotas los ARN formados están atrapados en el núcleo celular y para poder salir al citoplasma, sitio donde son aprovechados y cumplen funciones, sufren un proceso llamado maduración del ARN, también denominado procesamiento del ARN, en este artículo abordaremos los mecanismos que se utilizan para lograr dicha maduración.

¿Qué es la maduración del ARN?

Se conoce con el nombre de maduración del ARN, procesamiento del ARN, a las modificaciones que son sometidas la gran mayoría de los ARN formados durante la transcripción o también llamados transcritos primarios, de manera que se conviertan en moléculas funcionales y en el caso de aquellas que se encuentren en los organismos eucariotas puedan atravesar la membrana nuclear, este proceso también lleva el nombre de procesos postranscripcionales.

¿Qué es el ARN maduro?

La molécula de ARN resultante de las diversas modificaciones, tanto en su secuencia realizada por complejos enzimáticos, así como por procesos químicos, entre ellos las metilaciones de bases, se conoce con el nombre de ARN maduro, quedando dicho ARN estables y listo para su utilización en los procesos de traducción.

¿Dónde ocurre el procesamiento del ARN?

El procesamiento, maduración del ARN, lo realizan tanto células procariotas como eucariotas, siendo el citosol celular el sitio de acción para los procariotas, mientras que los eucariotas se realizan en el núcleo.

Hay que destacar que en los seres procariotas, no todas las moléculas de ARN que se forman necesitan ser procesadas, en este caso solo los ARNr y los ARNt reciben este procesamiento, mientras que el ARNm a medida que se transcribe puede ser utilizado directamente en el proceso de traducción.

Por su parte las moléculas que se originan de los eucariotas son más complejas y todas necesitan realizar el proceso de maduración incluyendo el ARNm.

¿Cómo ocurre el proceso de maduración del ARN?

Como ya se ha comentado los ARN que se forman en los eucariotas necesitan madurar para poder ser funcionales, mientras esto ocurre dichas moléculas son llamadas como transcrito primario o pre-ARN. La maduración del ARN ocurre por diferentes vías que implica cambios en las secuencias o adición de elementos químicos, a continuación describiremos cada proceso.

Por la importancia que tiene el ARNm en la expresión de la información genética ha sido una de las moléculas más estudiada, identificándose en ella varios tipos de modificaciones en diferentes partes de la secuencia, estas modificaciones son las siguientes:

Formación de la caperuza (cap)

la primera modificación que sufre el transcrito primario del ARNm es la adición de un residuo nucleotídico llamado 7-metil guanina o caperuza, dicho nucleótido se adiciona al extremo 5´ mediante un enlace 5´-5´ trifosfato en la molécula naciente de ARNm. Además a este nucleótido que recién se agrega sufre un proceso químico donde se le adiciona un grupo metil (CH3) en su base. Existen tres tipos de caperuzas llamadas cap 0, cap 1 y cap 2.

La caperuza tiene funciones importantes y se adiciona inmediatamente después de la transcripción, la primera función que se aplica es de protección y estabilidad de la molécula contra enzimas degradadoras como la 5’-exonucleasas. Otra de las funciones importantes es que ayuda al reconocimiento en la etapa de traducción por parte del ribosoma, así mismo se le atribuye acción en los procesos de corte y empalme y la exportación del ARNm al citoplasma.

Cola poli (a) o poliadenilación del extremo 3´

Esta modificación también es un proceso de adición, en este caso se agregan largas cadenas de Adeninas (el tamaño dependerá de las especies, en mamíferos presentan un estimado de 150 a 250 nucleótidos aproximadamente), estas cadenas son llamadas colas poli a. Están situadas en el extremo 3´ y su función principal, al igual que la caperuza, es proteger al ARNm de la acción de la exonucleasa 3´, también da estabilidad a la molécula, ayuda a la salida del núcleo y en la regulación en el proceso de traducción.

Splicing del ARN o proceso de corte y empalme

Tal como su nombre lo indica, es un proceso que implica suprimir parte de una secuencia del ARN y posteriormente empalmar el resto. En los ARNm que se forman, hay una secuencia que no es útil para la codificación de proteínas, esta secuencia se denomina como intrones y son las secuencias a eliminar del ARNm, la otra parte de importancia para la fabricación de las moléculas proteínicas lleva el nombre de exones y son las secuencias que se empalman para completar la maduración del ADN.

El proceso de Splicing ocurre mediante un complejo de ribonucleoproteínas abreviados como snRNPs, formados por ARN y proteínas, este complejo se ensamblara de manera ordenada formando así un espliceosoma complejo que actuara en este proceso.

Procesamiento del ARN de transferencia ARNt

Una vez sintetizado el ARNt mediante la transcripción, también sufre un procesamiento o maduración, en este caso los procesos son similares en eucariotas y procariotas, las moléculas nacientes de ARNt pueden estar constituidas por más de 100 nucleótidos, pero al realizar todo el proceso de maduración quedan más pequeños perdiendo aproximadamente 30 nucleótidos.

Los procesos que se llevan a cabo en la maduración del ARNt involucran procesos de corte simple con la pérdida de algunos nucleótidos, también corte y empalme para eliminar algunos intrones presente en la molécula, recordando siempre que no todos los ARNt presentan intrones.

Otros procesos que se siguen durante la maduración del ARNt son la adición de una secuencia en el extremo terminal 3´, esta secuencia característica de todos ARNt es CCA y se realiza mediante la transferasa terminal, necesaria para acoplarse al aminoácido y también las secuencias de bases nitrogenadas sufren diversas modificaciones químicas, entre ellas la metilación.

Procesamiento del ARN ribosómico ARNr

Al igual que los anteriores, los ARNr sufren modificaciones que hace que la molécula madure y quede estable para su uso. En este caso, los ARNr salientes de la transcripción o pre-ARNr es una molécula de gran tamaño llamada ARN precursor, que contiene todas las secuencias de lo que serán los ARN ribosómicos maduros (18S, 5.8S y 28S), pero para llegar a este estado este precursor sufrirá 2 modificaciones importantes.

En primer lugar el ARN precursor sufre una serie de cortes, que estarán a cargo de varias enzimas de tipo endo y exonucleasas, es importante aclarar que este no es un splicing, pues los fragmentos restantes no se empalman. El otro proceso de modificación es un evento químico, en el cual en varias ribosas de su estructura sufren un proceso de metilación.

Referencias

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  • Lodish, H.; Berk, A.; Matsudaira, P.; Kaiser, C.; Krieger, M.; Scott, M.; Zipursky, S.; Darnell, J. (2006).
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  • Sánchez, M. (2007).