desarrollo

DESARROLLO

En las células eucariotas —la que todos nosotros tenemos— la transcripción (pasar de ADN a ARN mensajero) y la traducción (pasar del ARNm a proteínas) se da en diferentes compartimientos celulares. Sin embargo, las bacterias no tienen núcleo, así que estos dos procesos de la expresión genética están acopladas en espacio y tiempo, así que la traducción se inicia ni bien el sitio de unión del ribosoma (RBS) salga de la ARN polimerasa (ARNpol) 

Se demostró que este acoplamiento entre la ARN polimerasa y los ribosomas, en realidad, son importantes para aumentar la tasa de transcripción (copiar el ADN en ARN mensajero), lo cual tiene un efecto positivo en la expresión genética.

Cuando se disminuyó la velocidad de traducción de los ribosomas, mediante el uso de antibióticos que inhiben su funcionamiento y mutaciones que vuelven lento el proceso, la transcripción también se veía afectada de la misma manera, demostrando una clara dependencia de la ARN polimerasa en los ribosomas.

Cuando la secuencia de ARN mensajero tenía codones (tripletes de nucleótidos que codifican para un aminoácido) que no eran comúnmente usadas por las bacterias llamados “codones raros”, la velocidad de traducción también se veía afectada. El mismo efecto ocurrió en la transcripción, demostrando que el efecto era el mismo. Los ribosomas cooperaban con la ARN polimerasa para hacer su trabajo más rápido.

Cuando se bloqueó la unión de los ribosomas al ARN mensajero en formación, la transcripción se veía truncada por la interacción del ARN mensajero con el factor de terminación Rho. Los ribosomas evitan que se de esta interacción la cual genera una terminación prematura de la expresión genética.

Pero, el ARN ribosomal no llega a traducirse, por lo cual no se une a los ribosomas, como hace para evitar que el factor Rho evite su transcripción. Para esto ciertas moléculas llamadas factores de transcripción se unen al sitio de unión del factor de terminación Rho con la ADN polimerasa evitando que trunque la expresión del ADN ribosomal.

Hace un par de días habíamos hablado del como pudo haber sido el origen del código genético y, para que tenga una continuidad, hoy hablaremos de como funciona exactamente los ribosomas. Recordando: Los ribosomas son unas estructuras especializadas formadas por algo más de 50 proteínas y ARN ribosomal y se encarga de leer el ARN mensajero (ARNm) y traducirlo a proteínas a través de los codones del ARNm y los anticodones del ARN de transferencia (ARNt) que cargan en el otro extremo un determinado aminoácido…

Los ribosomas tienen tres sitios específicos: A (donde se un el ARNt recién llegadito con su aminoácido), P (donde está el ARNt que llegó antes y es donde se forma el enlace entre aminoácido y aminoácido) y E (donde va el ARNt después de haber perdido su aminoácido). Los ARNt pasan de un sitio a otro formando una cadena de aminoácidos conocida como proteína.

Usando una novedosa técnica que permite ver como funciona el ribosoma a un nivel molecular se hicieron diversos experimentos para entender como es el mecanismo de traducción del ARNm a proteínas.

Primero observaron que a bajas concentraciones de ARNt y enzimas, la velocidad de traducción era muy lenta (aproximadamente un aminoácido cada 20 segundos). El primer ARNt con su aminoácido llega al punto A y se forma el enlace peptídico con el aminoácido que estaba anteriormente en el sitio P, luego una enzima hace que los ARNt se muevan y el ARNt que estaba en P pasa a E (y se libera) y el que estaba en A pasa a P, dejando A libre para la llegada de otro ARNt con su aminoácido, todo esto tomaba 20 segundos. Sin embargo, al aumentar las concentraciones de enzimas y ARNt, la velocidad aumentó hasta 1 segundo por cada aminoácido.

Pero, si el ribosoma tiene tres sitios de unión con los ARNt, en algún momento estarán siendo ocupados por tres ARNt al mismo tiempo? Para esto experimentaron con altas concentraciones de enzimas y ARNt (para asegurarse que todo fuera más rápido y aumentar las probabilidades que estén los tres al mismo tiempo), pero observaron que ni bien entraba un nuevo ARNt al sitio A, el ARNt del sitio E era liberado. Siempre había dos ARNt en el ribosoma y nunca tres.

Así que se preguntaron si la llegada del ARNt al sitio A provocaba la liberación del ARNt del sitio E, o eran dos procesos independientes. Usando una molécula que retardaba a llegada del ARNt al sitio A demostraron que, el ARNt del sitio E, era liberado ni bien llegaba a este sitio y no necesitaba de la llegada del ARNt al sitio A para ser liberado.

También observaron que la velocidad dependía del tipo de aminoácido, los que no eran afines al agua (hidrofóbicos) eran mas lentos. De esta manera entendieron el mecanismo de funcionamiento de la traducción de la información genética a proteínas.