ARN polimerasa: la enzima que transcribe el ADN en ARN
Descripción de la ARN polimerasa: tipos, estructura, ciclo de transcripción, funciones biológicas, regulación, inhibidores y hallazgos destacados.
La ARN polimerasa (ARN polimerasa o RNAP) es la enzima central del proceso de transcripción, por el cual la información genética contenida en el ADN se copia a moléculas de ARN. Su actividad permite la síntesis de ARN mensajero y otros tipos de ARN necesarios para la vida. El estudio de su estructura y mecanismo fue reconocido con el Premio Nobel de Química 2006 a Roger D. Kornberg, por visualizar la ARN polimerasa en distintas etapas de la transcripción, lo que ayudó a comprender su dinámica molecular. Más sobre el premio.
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Tipos y organización
Existen diferencias marcadas entre dominios biológicos. Las bacterias suelen tener una ARN polimerasa multisubunidad que requiere un factor sigma para reconocer promotores; las arqueas y eucariotas poseen complejos más especializados. En eucariotas se distinguen varias formas: ARN polimerasa I (síntesis de rRNA), ARN polimerasa II (transcripción de pre-mRNA y muchos ARN no codificantes) y ARN polimerasa III (tRNA y otros pequeños ARN). Cada tipo se asocia con factores auxiliares que determinan especificidad y regulación.
Ciclo de la transcripción
El proceso puede describirse en etapas: iniciación, en la que la ARN polimerasa reconoce el promotor y abre la doble hélice; elongación, en la que agrega nucleótidos en dirección 5'→3' copiando la hebra molde; y terminación, cuando la síntesis se detiene y la molécula de ARN se libera. La enzima cataliza la formación de enlaces fosfodiéster utilizando ribonucleósidos trifosfato y requiere iones metálicos como cofactores para la actividad catalítica. La síntesis de ARN mensajero y otros productos se explica con detalle en fuentes especializadas. ARN mensajero y secuencia de ADN.
Funciones y ejemplos
- Producción de mRNA que sirve de molde para la traducción proteica.
- Síntesis de rRNA y tRNA necesarios para la maquinaria de traducción.
- Generación de ARN regulatorios implicados en control génico y defensa contra elementos móviles.
La ARN polimerasa no solo copia genes codificantes: participa en la expresión de regiones regulatorias, en la respuesta a daños en el ADN y en la regulación del desarrollo celular.
Regulación y farmacología
La actividad de la ARN polimerasa está finamente regulada por factores transcripcionales, modificaciones de la cromatina y señales celulares. En bacterias, ciertas drogas como la rifampicina actúan bloqueando la ARN polimerasa bacteriana, lo que subraya su relevancia clínica. La diversidad de factores que interactúan con la enzima permite respuestas rápidas y específicas frente a estímulos ambientales.
Hechos notables y recursos
Las estructuras cristalográficas y estudios por microscopia han revelado movimientos conformacionales durante la transcripción, contribuyendo a avances en biología molecular y biomedicina. Investigaciones actuales exploran la fidelidad de la transcripción, la relación entre transcripción y reparación del ADN, y aplicaciones en biotecnología. Para una vista general de su naturaleza y funciones, consulte recursos de referencia y revisiones especializadas. Información general sobre enzimas y más sobre ARN.
En eucariotas
Los eucariotas tienen varias RNAP en sus núcleos, cada una para sintetizar un tipo de ARN. Todas son similares y están relacionadas entre sí y con la RNAP bacteriana:
- La ARN polimerasa I sintetiza un pre-ARNr que formará las principales secciones de ARN del ribosoma.
- La ARN polimerasa II sintetiza los precursores de los ARNm y la mayoría de los ARNsn y microARNs. Es el tipo más estudiado. Necesita una serie de factores de transcripción para unirse a los promotores.
- La ARN polimerasa III sintetiza los ARNt, el ARNr 5S y otros ARN pequeños que se encuentran en el núcleo y el citosol.
- La ARN polimerasa IV sintetiza el ARNsi en las plantas.
- La ARN polimerasa V sintetiza los ARN implicados en la formación de heterocromatina dirigida por ARNsi en las plantas.
Los cloroplastos eucariotas tienen una RNAP muy similar a la RNAP bacteriana ("polimerasa codificada por el plástido"). Los cloroplastos eucariotas también tienen una segunda RNAP no relacionada.
Las mitocondrias eucariotas contienen una RNAP no relacionada (miembro de la familia de proteínas "single-subunit RNAP").
La cristalografía de rayos X de las ADN y las ARN polimerasas muestra que, aparte de tener un ion Mg2+ en el sitio catalítico, prácticamente no están relacionadas entre sí. Así pues, las dos clases de enzimas han surgido independientemente dos veces en la evolución temprana de las células. Una línea condujo a las modernas ADN polimerasas y transcriptasas inversas. La otra línea condujo a todas las ARN polimerasas celulares modernas.
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Autor
AlegsaOnline.com ARN polimerasa: la enzima que transcribe el ADN en ARN Leandro Alegsa
URL: https://es.alegsaonline.com/art/83202
Fuentes
- nobelprize.org : Nobel Prize in Chemistry 2006
- doi.org : 10.1016/S0079-6603(08)60506-1
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- ncbi.nlm.nih.gov : "MicroRNA genes are transcribed by RNA polymerase II"
- doi.org : 10.1038/sj.emboj.7600385
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