2.6. La expresión génica

Desde la aparición de las leyes de Mendel, varios científicos intentaron averiguar el camino que conectaba el genotipo con el fenotipo. Una de las primeras teorías afirmaba que los genes eran los encargados del metabolismo.

Posteriormente otros estudios trataron la hipótesis de un gen una enzima. Esta hipótesis fue confirmada con posterioridad, estableciéndose que un gen es la secuencia de nucleótidos del ADN en que se halla codificada la naturaleza y el orden en que se ensamblan los aminoácidos de una enzima. Esta definición se tuvo que ampliar al comprobarse que un gen no solo guarda la información referente a la secuencia de aminoácidos de las enzimas, sino de todos y cada uno de los polipéptidos que se sintetizan en una célula. Estos genes se denominan genes estructurarles para diferenciarlos de aquellas otras secuencias de ADN que portan otro tipo de información como, por ejemplo, la secuencia de nucleótidos de los distintos ácidos ribonucleicos.

En 1970, Francis Crick, propone el denominado dogma central de la Biología, en el que establece el flujo que sigue la información genética.

Se inicia en el ADN, donde se puede duplicar (replicación) para transmitir a otra célula, o ser transferida a una molécula de ARN, mediante transquipción. Desde el ARN mediante traducción, la información se expresa en una secuencia polipeptídica.

Además de estos caminos, el flujo de información génica puede seguir otros. Es lo que ocurre con los virus que transportan la información génica en forma de ARN2 (Ejemplo, virus del sida). En un tipo de ellos, el primer paso de la transmisión de la información es su copia a una molécula de ADN. Otros sin embargo no necesitan este paso y la información se expresa directamente desde el ARN.

Este era el primer paso del flujo de de la información hereditaria, la replicación del ADN, pero en eucariotas y procariotas esa información tiene que dar dos pasos más para llegar a expresarse. Transcripción y Traducción

La Transcripción

En las células de los eucariotas, el ADN está en el núcleo, mientras que la maquinaria necesaria para la síntesis de proteínas se halla en el citoplasma. Cada vez que es necesaria la producción de un determinado polipéptido, la información de su secuencia de aminoácidos es copiada desde el correspondiente gen a un ácido ribonucleico. El ARN formado es el que viaja al citoplasma con la información para que el polipéptido sea sintetizado. ARN mensajero.

La transcripción la realiza un enzima perteneciente al grupo de las ARN polimerasas. La transcripción sigue las reglas de complementariedad con la salvedad de que en lugar de añadir un nucleótido de timina cuando aparece uno de 9 adenina, se añade un nucleótido de uracilo en la cadena de ARN en crecimiento. La ARN polimerasa se une a una determinada región situada por delante del gen que se quiere transcribir, promotor y desde esta región inicia la síntesis del ARN hasta que alcanza una zona denominada secuencia de fin siendo esta la señal de parada de la transcripción

Maduración del ARN

Al final el proceso de transcripción, el ARNm que produce la ARN polimerasa se denomina transcrito primario. La secuencia del polipéptido está mal organizada, está disgregada a lo largo de transcrito primario y mezclada con intrones, que son separadores de los exones. A través de un proceso de corte y empalme (splicing) denominado maduración o procesamiento del transcrito primario, se eliminan los intrones y se colocan secuencialmente los exones, obteniéndose un ARNm maduro que porta la secuencia lineal de un polipéptido funcional.

El Lenguaje de la Vida: El código Genético

El código genético es el conjunto de reglas mediante las cuales se establece la relación entre la ordenación lineal de nucleótidos de la molécula de ADN y la ordenación lineal de aminoácidos de los polipéptidos.

El ADN contiene la información acerca de las secuencias de aminoácidos de todos los polipéptidos del organismo.

Dada que la naturaleza del ADN y la de los polipéptidos es distinta, esa información debe ser guardada de forma cifrada de acuerdo con un código.

Durante los primeros años de la década de los 60, los datos experimentales aportados por los grupos de trabajo dirigidos por Marshall Nirenberg, Severo Ochoa y H. Gobind Khorana, corroboraron esta hipótesis. La base del código genético es el triplete (En el ADN) o el codón (En el ARNm). Está constituido por una secuencia cualquiera de los tres nucleótidos de los cuatro posibles (De adenina, guanina, citosina y timina, o uracilo, en codón). Las distintas ordenaciones en que pueden aparecer los nucleótidos en el triplete, sirven para especificar los diferentes aminoácidos de un polipéptido. Por tanto un triplete especifica un aminoácido. La equivalencia entre todos los codones posibles y los distintos aminoácidos que forman parte de los polipéptidos se recogen en el cuadro anterior.

El código genético además tiene las siguientes propiedades:

  • Es redundante o degenerado: Un aminoácido puede ser codificado por más de un codón. Esto es consecuencia de que la combinación de 3 en 3 de los cuatro diferentes nucleótidos que forman el ADN puede originar 64 tripletes distintos. No todos los tripletes codifican distintos aminoácidos (Un mismo aminoácido puede ser codificado por varios tripletes distintos.
  • Es un código sin superposición: Un nucleótido solo pertenece a un codón y no a cualquier otro que forme con los nucleótidos adyacentes.
  • La lectura es lineal y sin comas: Se inicia en un punto y avanza de codón en codón sin separación entre ellos.
  • Es universal: Todos los seres vivos, desde bacterias hasta animales... utilizan el mismo código para traducir el mensaje del ADN a polipéptidos.

La Traducción

Es el proceso por el que la información del ARNm (alfabeto de 4 letras) para al alfabeto de los polipéptidos (20 letras). En este proceso, participan los ribosomas, el ARNm, los ARNts y el aparato enzimático que cataliza la formación del correspondiente polipéptido.

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