ARN Mensajero

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Transcripción de los genes de los ARN mensajeros: 
La síntesis de una ARNm dado se produce cuando el gen respectivo, mejor dicho, sus secuencias reguladoras y el promotor, se activan por proteínas especiales, llamadas factores de transcripción. Estos se clasifican en específicos y basales. 
Los factores de transcripción específicos interactúan con el regulador del gen y, según lo hagan con secuencias amplificadoras o inhibidoras del regulador, se conocen como activadores y represores, respetivamente. 
Los factores de transcripción basales son requeridos por el promotor, pues se unen a la secuencia TATA para comenzar la síntesis del ARNm. Existen varios, denominados TFIID, TFIIA, TFIIB, TFIIF, TFIIE, TFIIH, etc., los cuales actúan secuencialmente en el orden en que son mencionados. El TFIID se halla integrado por varias subunidades, una llamada TBP las otra, TAF.
El proceso se inicia al unirse el TFIID al promotor, por medio de la TBP. Esta unión altera la estructura de la cromatina en el promotor. El cambio atrae tanto a los restantes factores de transcripción basales como a la ARN polimerasa II, con la cual esos factores se unieron previamente. 
Para alargar el ARNm, la ARN polimerasa II necesita dos factores adicionales, los factores de elongación SII (o TFIIS) y SIII (o elongina). 
El conjunto de transcriptos primarios de los ARNm se conoce como ARN heterogéneo nuclear o ARNhn. Estos transcriptos no se encuentran libres en el nucleoplasma sino combinados con diversas proteínas básicas, las cuales se unen a los ARNm a medida que se sintetizan.
El conjunto de transcriptos primarios y las proteínas asociadas lleva el nombre de ribonucleoproteína heterogénea nuclear o RNPhn. Se considera que las proteínas actúan como chaperonas que mantienen a los ARNm desplegados. Ello evita que se formen apareamientos entre secuencias de nucleótidos complementarios. 
Regulación de la actividad de los genes que codifican ARN mensajeros: 
Los mecanismos celulares que determinan qué proteína ha de sintetizarse, y en qué cantidad, operan en varios niveles, aunque los más importantes son los que controlan la actividad transcripcional de los genes. No obstante, pueden producirse regulaciones después de sintetizado el ARN, durante el procesamiento del transcripto primario. Incluso más tarde, mediante el control de la exportación del ARNm al citoplasma o de su supervivencia en el citosol. Finalmente, en algunos casos las regulaciones ocurren durante la traducción de los ARNm en proteínas o a través de la degradación de las segundas. 
Recordemos que la polimerasa II por sí misma no puede iniciar la transcripción del segmento codificador del gen, pues tiene que ser activada por los factores de transcripción basales unidos al promotor. A su vez, esta unión depende de la activación previa de las secuencias reguladoras por factores de transcripción específicos. 
Los factores de transcripción específicos, al ser particulares para cada gen, se califican como facultativos. Logran la especificidad mediante la creación de múltiples combinaciones entre ellos. Debido a que cada gen suele tener varios amplificadores y varios inhibidores, dos o más genes distintos pueden poseer algunos reguladores en común, aunque nunca la misma combinación. 
Una vez que los factores específicos se han unido a las secuencias reguladoras, ¿cómo actúan sobre el promotor? Simplemente, el gen se curva y forma una horquilla. Los factores específicos unidos a las secuencias reguladoras interactúan con los factores basales situados en el promotor. Ello es posible porque los factores específicos cuentan con dos dominios, uno que se conecta con el ADN regulador y otro que lo hace con los factores basales, más precisamente, con las subunidades TAF del factor TFIID.
Cuando el complejo queda integrado, los factores basales activan a la ARN polimerasa II y ésta inicia la transcripción del gen. Por su parte, los factores específicos disponen el número de polimerasas que harán el trabajo, lo cual regula la cantidad de ARNm que se fabricará. 
La microscopía electrónica convencional no muestra cómo se transcriben los genes. Empero, cuando se dispersa el contenido del núcleo sobre una grilla se ponen en evidencia detalles reveladores. Así, si un gen se transcribe a un ritmo acelerado, es decir, se asocia simultáneamente con varias ARN polimerasas II, puede ser visto junto con muchas cadenas de ARNm que surgen perpendicularmente de su molécula. El conjunto se asemeja a un árbol de navidad, cuyo tronco corresponde al gen y las ramas a los ARNm. 
Los factores de transcripción y el ADN de los reguladores y del promotor contienen en sus moléculas información suficiente para unirse entre sí en forma específica. Los factores de 
transcripción establecen contacto con el ADN mediante grupos químicos complementarios, de un lado aportados por los aminoácidos y del otro por las bases de los nucleótidos. Así, la especificidad de la unión depende de la complementariedad estructural entre las partes interactuantes. 
Los factores de transcripción reconocen al ADN de los promotores y de los reguladores por sus bases, en ellas identifican a grupos químicos localizados en la parte exterior de la doble hélice, a nivel de los surcos mayor y menor. Allí, sin necesidad de romper los puentes de hidrógeno, los aminoácidos de los factores de transcripción interactúan con las bases y se unen a ellas. 
Visto desde el surco mayor del ADN, cada par de nucleótidos muestra un átomo de oxígeno, uno de hidrógeno y uno de nitrógeno, que son capaces de establecer uniones no covalentes (como puentes de hidrógeno) con átomos de los aminoácidos de los factores de transcripción. 
La información cifrada en el surco menor del ADN es menos amplia que la del surco mayor, tal vez porque el menor resulta estrecho para la entrada de algunos aminoácidos. 
Además de estas asociaciones específicas, entre los factores de transcripción y el ADN se producen uniones inespecíficas; en una de ellas participa el esqueleto de fosfatos del ADN, y si bien no le confiere especificidad a la unión, la estabiliza. 
Las proteínas de los factores de transcripción contienen estructuras diméricas simétricas, las cuales se encuentran en los surcos de la doble hélice del ADN. Así, los dímeros ocupan dos vueltas de la doble hélice, con un monómero en cada vuelta. 
Aunque existen miles de factores de transcripción diferentes, los sectores diméricos de sus moléculas forman estructuras secundarias y terciarias con diseños comunes, lo cual permite clasificarlos en un limitado número de familias. 
La denominación de las estructuras se basa en las formas que tienen: 
Hélice-vuelta-hélice. Esta estructura consta de dos cadenas de aminoácidos con forma de hélice, separadas por una “vuelta” o cadena más corta. Una de las hélices “lee” la secuencia de nucleótidos en el sector regulador del gen y la otra mantiene la hélice lectora en la posición adecuada. Cuando una hélice-vuelta-hélice está acompañada por otra simétrica, entre ambas componen un dímero. 
Cremallera de leucina. Consta de dos cadenas polipeptídicas dispuestas en paralelo, ambas con forma de hélice. Cada cadena posee dos sectores, uno que se une al ADN y otro que lo hace con su homólogo, con lo cual se forma un dímero. Los sectores unidos entre sí presentan, cada siete aminoácidos, una leucina que da al interior del dímero. Estas leucinas se encastrarían como los dientes de los cierres relámpago, de ahí el nombre de cremallera. 
Dedos de cinc. Cada dominio del factor de transcripción está compuesto por una secuencia de unos pocos aminoácidos y un átomo de cinc, el cual se liga tetraédricamente a cuatro cisteínas, o a dos cisteínas y dos histidinas. Estos dominios se proyectan como dedos, cuyo 
número y secuencia de aminoácidos varían en los distintos factores de transcripción. 
Además, los dedos de cinc se asocian de a dos para formar dímeros. 
Hélice-bucle-hélice. Esta estructura tiene una configuración dimérica muy parecida a la cremallera de leucina, pues posee dos cadenaspolipeptídicas con dos sectores funcionales en cada una: el específico y el responsable de la dimerización. El primero es rico en aminoácidos básicos. Este diseño se diferencia de la cremallera porque sus partes dimerizadas no se encastran. 
La acetilación, la desmetilación y la desfosforilación de distintas histonas disminuyen el enrollamiento de la cromatina y propician la actividad de los genes. Contrariamente, la desacetilación, la metilación y la fosforilación aumentan el enrollamiento y bloquean la actividad genética. 
Cabe señalar que en diversos tipos celulares los promotores de los genes contienen histonas que presentan una combinación particular de esos cambios químicos, lo que sugiere que algunas combinaciones estimulan y otras silencian la actividad de los genes. Ello ha impulsado a quienes trabajan en este tema a darle el nombre de código histónico al conjunto de tales combinaciones. 
Además de las cuatro bases conocidas, en algunos puntos el ADN contiene una quinta, la metilcitosina o mC, que se genera al agregarse un grupo metilo a la citosina. La metilación del ADN se halla restringida a citosinas seguidas por guaninas, de modo que si en un punto una de las cadenas del ADN contiene el dinucleótido mC-G, la opuesta exhibirá el dinucleótido G-mC. La metilación del ADN a nivel del promotor puede abolir la actividad de un gen, mientras que muchas metilaciones en su región codificadora suelen no afectarla. 
En las sucesivas generaciones celulares, las células de los tejidos diferenciados poseen en sus ADN un patrón de citosinas metiladas virtualmente idéntico al de sus predecesoras. La herencia de las mC se debe a que, durante la replicación, luego de duplicarse las dos cadenas del ADN, las C de las cadenas hijas adquieren un grupo metilo. Esta metilación es dirigida por una enzima llamada metilasa de mantenimiento, que actúa apenas se duplica el ADN. 
Un fenómeno muy llamativo relacionado con la metilación del ADN se observa en la denomina impronta genómica. Esta involucra a un grupo de genes cuyos dos alelos poseen normalmente patrones de metilación de las citosinas distintos entre sí, al compararse el alelo aportado por el padre con el alelo aportado por la madre. 
Reciben el nombre de disomías uniparentales las afecciones congénitas que se producen cuando los dos alelos de un gen con impronta poseen la impronta del padre o la impronta de la madre y no cada alelo la impronta de uno de los padres. 
Transcripción del gen del ARN ribosómico 45S: 
Las 200 copias del gen del ARNr 45S se localizan en el nucléolo. La iniciación de la síntesis del ARNr 45S por la ARN polimerasa I requiere dos factores de transcripción, llamados SL1 y 
UBF. Los estudios sobre SL1 revelaron que contiene tres TAF y una subunidad idéntica al TBP del TFIID. 
El SL1 se asocia al promotor del gen y el UBF al regulador (amplificador). Luego el SL1 y el UBF se comunican entre sí, y ambos con la ARN polimerasa I, y forman un complejo cooperativo que da inicio a la transcripción. La transcripción de cada una de las copias del gen del ARNr 45S concluye al arribar la ARN polimerasa I a la secuencia de terminación, rica en timinas.