Biologia de los microorganismos (331)

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248 G E N Ó M I C A , G E N É T I C A Y V I R O L O G Í A
MINIRREVISIÓN
 ¿De qué modo los sRNA modifican la traducción de sus 
mRNA complementarios?
 ¿Por qué los trans-sRNAs necesitan con frecuencia de 
proteínas chaperonas?
7.15 Interruptores de RNA
El RNA puede llevar a cabo muchas funciones que se creía que 
eran exclusivas de las proteínas. En concreto, el RNA puede 
reconocer específicamente otras moléculas, incluidos metabo-
litos de bajo peso molecular, y unirse a ellas. Conviene destacar 
que estas uniones no necesitan apareamiento de bases com-
plementarias (como ocurre con los sRNA descritos en la sec-
ción anterior), sino que son consecuencia del plegamiento del 
RNA en una estructura tridimensional específica que reconoce 
la molécula diana, de modo muy parecida a cómo una enzima 
reconoce su sustrato. Las moléculas de RNA que tienen acti-
vidad catalítica se llaman ribozimas. Otras moléculas de RNA 
se parecen a los represores y a los activadores en que se unen 
a metabolitos pequeños y regulan la expresión génica. Estas 
moléculas son los interruptores de RNA (en inglés riboswit-
ches).
Los interruptores de RNA contienen regiones anteriores a 
las secuencias codificantes que pueden plegarse en estructu-
ras tridimensionales específicas y unir pequeñas moléculas. 
Estos dominios de reconocimiento son interruptores de RNA 
y existen con dos estructuras alternativas, una con la molécula 
pequeña unida y la otra sin ella (Figura 7.31). La alternancia entre 
las dos formas del interruptor de RNA depende, pues, de la pre-
sencia o ausencia de la molécula pequeña, que a su vez con-
trola la expresión del mRNA. Se han encontrado interruptores 
de RNA que controlan la síntesis de enzimas de las rutas bio-
sintéticas de varias vitaminas, de algunos aminoácidos, algunas 
bases nitrogenadas, y de un precursor en la síntesis del pepti-
doglicano (Tabla 7.3).
Mecanismo de los interruptores de RNA
Anteriormente en este capítulo, hemos analizado la regulación 
de la expresión génica por control negativo de la transcrip-
ción (Sección 7.3). En este caso, la presencia de un metabolito 
específico interacciona con una proteína represora específica e 
impide la transcripción de los genes que codifican enzimas para 
bloquear el sitio de unión al ribosoma (RBS) ( Sección 4.11) 
que estaba previamente accesible o abriendo un RBS previa-
mente bloqueado, lo que permite el acceso del ribosoma. Estos 
dos procesos disminuyen o aumentan respectivamente la expre-
sión de las proteínas codificadas en el mRNA complementa-
rio. Los otros dos mecanismos de interacción del sRNA afectan 
la estabilidad del mRNA. La unión del sRNA a sus secuencias 
complementarias puede aumentar o disminuir la degradación 
del transcrito por las ribonucleasas bacterianas, modulando por 
tanto la expresión de la proteína. Un aumento en la degradación 
del mRNA impide la síntesis de nuevas proteínas a partir de esa 
molécula de mRNA. Alternativamente, un aumento en la esta-
bilidad del mRNA conllevará niveles mayores en la célula de la 
proteína correspondiente (Figura 7.29).
Tipos de RNA pequeños
Los RNA pequeños (sRNA) que son sintetizados transcribiendo 
la cadena no molde del mismo gen que produce un determinado 
mRNA se conocen como RNA pequeños antisentido y son por 
tanto complementarios en su secuencia. La transcripción del 
RNA antisentido se ve estimulada en condiciones en las que 
los genes diana necesitan ser desactivados. Así, por ejemplo, el 
RNA antisentido RyhB de Escherichia coli se transcribe cuando 
el hierro resulta limitante para el crecimiento. Lo hace unién-
dose a varios mRNA complementarios que codifican proteínas 
necesarias para el metabolismo del hierro o que utilizan el hie-
rro como cofactor. La unión del sRNA RyhB bloquea el RBS del 
mRNA y por tanto inhibe la traducción (Figura 7.29). Las molé-
culas apareadas RyhB/mRNA son degradadas a continuación 
por ribonucleasas, en concreto la ribonucleasa E. Esto forma 
parte del mecanismo mediante el cual E. coli y otras bacterias 
relacionadas responden a la escasez de hierro. Otras respuestas 
a la limitación de hierro en E. coli incluyen el control transcrip-
cional con proteínas represoras y activadoras (Secciones 7.3 y 
7.4) que actúan disminuyendo o aumentando respectivamente 
la capacidad de las células para captar hierro o acceder a las 
reservas intracelulares de hierro.
Hay otros sRNAs llamados trans-sRNAs que están codifica-
dos en regiones intergénicas y pueden estar separados espacial-
mente de su mRNA complementario. Por tanto, estos sRNAs 
usualmente tienen una complementariedad limitada con la 
molécula con la que interaccionan y solo puueden aparearse 
con regiones de 5 a 11 nucleótidos. La unión de los trans-sRNAs 
a su región complementaria muchas veces depende de una pro-
teína pequeña llamada Hfq (Figura  7.30) que se une a ambas 
moléculas de RNA para facilitar su interacción. Dicha proteína 
forma anillos hexaméricos con los sitios de unión del RNA en 
ambas superf ícies. Hfq y otras proteínas semejantes en cuanto 
a su funcionalidad son denominadas chaperonas de RNA, ya 
que ayudan a moléculas pequeñas de RNA, incluidos muchos 
sRNA, a mantener su estructura correcta (Figura 7.30).
Los RNA pequeños no siempre actúan sobre el mRNA. Por 
ejemplo, la replicación del plásmido con alto número de copias 
ColE1 en Escherichia coli está regulada por un sRNA que inicia 
la síntesis del DNA en el plásmido y por su pareja antisentido 
que bloquea la iniciación de la síntesis del DNA. Los niveles de 
RNA antisentido determinan la frecuencia de inicio de la repli-
cación. Algunos sRNA también se unen a proteínas para modu-
lar su actividad.
Secuencia de reconocimiento
de RNA regulador pequeño
Proteína
Hfq
RNA regulador 
pequeño
mRNA
5′ 3′
Figura 7.30 La chaperona Hfq de RNA mantiene los RNA juntos. Para
la unión de un RNA pequeño (sRNA) a un mRNA frecuentemente se necesita 
la proteína Hfq. Las moléculas de RNA pequeños tienen usualmente varias 
estructuras tipo tallo-bucle. Una consecuencia de ello es que la secuencia de 
bases complementarias que reconoce el mRNA no es contigua.
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