ARN mensajero

El ARN mensajero o ARNm (en inglés mRNA) es el ácido ribonucleico que transfiere el código genético ("comunica la información genética") procedente del ADN del núcleo celular a un ribosoma en el citoplasma, es decir, el que determina el orden en que se unirán los aminoácidos de una proteína y actúa como plantilla o patrón para la síntesis de dicha proteína.[1]​ Se trata de un ácido nucleico monocatenario, al contrario del ADN.

A pesar de que la mayoría de los ARNm eucarióticos son monocistrónicos, es decir, contienen información para una sola cadena polipeptídica, estudios recientes han demostrado que ciertos genes eucarióticos organizados en grupos se transcriben como policistrónicos al igual que en los organismos procariotas. Los ARNm policistrónicos codifican más de una proteína.[2]

Procesamiento del ARN mensajero

El ARN mensajero obtenido después de la transcripción se conoce como ARN transcrito primario o ARN precursor o pre-ARN, que en la mayoría de los casos no se libera del complejo de transcripción en forma totalmente activa, sino que ha de sufrir modificaciones antes de ejercer su función (procesamiento o maduración del ARN). Entre esas modificaciones se encuentran la eliminación de fragmentos ( splicing), la adición de otros no codificados en el ADN y la modificación covalente de ciertas bases nitrogenadas.[3]

Procesamiento en células eucariotas

Figura 1. Fases del ARN mensajero: Transcripción, Maduración del ARN y Traducción

Concretamente, el procesamiento del ARN en eucariotas comprende diferentes fases (Figura 1):

Protección por la CAP

Inicia con la adición al extremo 5' de la estructura denominada caperuza o casquete (o CAP, su nombre en inglés), que es un nucleótido modificado de guanina, la 7-metilguanosina trifosfato, que se añade al extremo 5' de la cadena del ARNm transcrito primario (ubicado aún en el núcleo celular) mediante un enlace enlace trifosfato 5'-5', en lugar del enlace 3',5'- fosfodiéster habitual.[3]

Señal de poliadenilación

Luego se da el proceso de Poliadenilación que es la adición al extremo 3' de una cola poli-A, una secuencia larga de poliadenilato, es decir, un tramo de ARN cuyas bases son todas adenina. Su adición está mediada por una secuencia o señal de poliadenilación (AAUAAA), situada unos 11-30 nucleótidos antes del extremo 3' original (Figura 2). Esta cola protege al ARNm frente a la degradación, y aumenta su vida media en el citosol, de modo que se puede sintetizar mayor cantidad de proteína.[3]

Figura 2. ARNm con la proteína CAP y la cadena de poli A en los extremos

Señal de empalme

En la mayoría de los casos, el ARN mensajero sufre la eliminación de secuencias internas, no codificantes, llamadas intrones. Esto no ocurre en células procariontes, ya que estas no poseen intrones en su ADN. El proceso de retirada de los intrones y conexión o empalme de los exones se llama ayuste o corte y empalme (en inglés, splicing). A veces un mismo transcrito primario o pre-ARNm se puede ayustar de diversas maneras, y permite que con un solo gen se obtengan varias proteínas diferentes; a este fenómeno se le llama ayuste alternativo. Ciertas enzimas parecen estar involucradas en la edición del ARN antes de su exportación fuera del núcleo, intercambiando o eliminando nucleótidos erróneos. Por esta razón, es posible decir que el plegamiento que sufre el ARNm momentos antes de la eliminación de los intrones le confiere una estructura secundaria que perderá, a su vez, en el momento en el que esos intrones sean eliminados.[4]

Proceso Final

El ARN mensajero maduro es trasladado al citosol de la célula, en el caso de los organismos eucariontes, a través de poros de la envoltura nuclear. Una vez en el citoplasma, se acoplan al ARNm los ribosomas, que son la maquinaria encargada de la síntesis proteica. En procariontes, la unión de los ribosomas ocurre mientras la cadena de ARNm está siendo sintetizada. Después de cierta cantidad de tiempo, el ARNm se degrada en sus nucleótidos componentes, generalmente con la ayuda de ribonucleasas.[4]

Procesamiento en células procariotas

El proceso de transcripción y el de traducción se realizan de manera similar que en las células eucariotas. La diferencia fundamental está en que, en las procariotas, el ARN mensajero no pasa por un proceso de maduración y, por lo tanto, no se le añade caperuza ni cola ni se le quitan intrones. Además, no tiene que salir del núcleo como en las eucariotas, porque en las células procariotas no hay un núcleo definido.[2]

ARN mensajeros monocistrónicos y policistrónicos

  • ARNm monocistrónico: solo tiene un codón de inicio AUG, que es reconocido por los ribosomas para iniciar la traducción, por lo que solo da lugar a una proteína. Se dice que lleva la información de un único gen. Es habitual en eucariotas.[1]
  • ARNm policistrónico: tiene varios codones de inicio AUG (por lo que también harán falta varios codones de paro para detenerlos, a menos que tengan solapado el código de lectura y vayan de 3 en 3, en cuyo caso un solo codón de paro podría detenerlos todos), por lo que da lugar a varias proteínas. Se dice que lleva información de varios genes. Es habitual en procariotas.[1]

El ARNm de secuencia se descodifica en conjuntos de tres nucleótidos

Una vez que se ha producido un ARNm, por transcripción y el procesamiento de la información presente en sus nucleótidos de secuencia se usa para sintetizar una proteína . La transcripción es sencilla de entender como un medio de transferencia de información: desde ADN y ARN son química y estructuralmente similares, el ADN puede actuar como una plantilla directa para la síntesis de RNA por complementariedad de bases. Como el término de transcripción significa como si un mensaje escrito a mano se está convirtiendo, por ejemplo, en un texto escrito a máquina. El lenguaje en sí mismo y la forma del mensaje no cambian, y los símbolos que se utilizan están estrechamente relacionados.[4]

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