Transferencia de la información genética: transcripción (página 2)

ELONGACIÓN La fase de elongación en la síntesis del ARN comienza nada más formarse el primer enlace fosfodiéster. Un cambio importante es la pérdida de ?; recuérdese que el núcleo enzimático sin ? se une con mayor fuerza al molde de ADN. En efecto, la polimerasa permanece unida a su molde hasta que se alcanza una señal de terminación. La región que contiene la ARN polimerasa, ADN y la cadena creciente de ARN se denomina burbuja de transcripción. La cadena de ARN en crecimiento forma una hélice híbrida con la hebra molde de ADN. Esta hélice ARN-ADN tiene una longitud aproximada de 8 pares de bases, lo cual se corresponde, aproximadamente, con una vuelta de la doble hélice. En esta hélice híbrida el grupo 3'-OH del ARN está posicionado de tal modo que pueda atacar al átomo de fósforo ? de un ribonucleósido trifosfato entrante. Al igual que en la fase de iniciación, durante la fase de elongación se desenrollan aproximadamente 17 pares de bases del ADN. La burbuja de transcripción recorre unos 170 Å (17 nm) en un segundo, lo que equivale a una velocidad de elongación de aproximadamente 50 nucleótidos por segundo. Aunque rápida, es mucho menor que la velocidad de síntesis de ADN (800 nucleótidos por segundo). (Figura 8)

ELONGACIÓN Las longitudes del híbrido ARN-ADN y de la región desenrollada del ADN permanecen bastante constantes mientras la ARN polimerasa se desplaza a lo largo del molde de ADN. Este hecho indica que la velocidad de enrollado del ADN en la parte posterior de la ARNp es aproximadamente igual a la velocidad de desenrollado en su parte frontal. El híbrido ARN-ADN debe rotar también cada vez que se añade un nucleótido de tal modo que el extremo 3'-OH del ARN permanezca en el centro catalítico. La longitud del híbrido ARN-ADN está determinada por una estructura de la propia enzima que fuerza la separación del híbrido ARN-ADN, lo que permite a la cadena de ARN separarse de la enzima y a la cadena de ADN reunirse con su complementaria. La continua apertura por delante y cierre por detrás, de la burbuja de replicación, genera superenrollamientos positivos por delante y negativos por detrás que tienen que ser disipados por la acción de topoisomerasas.

TERMINACIÓN Al igual que su iniciación, la finalización de la transcripción viene controlada de un modo preciso. En la fase de terminación de la transcripción, cesa la formación del enlace fosfodiéster, el híbrido ARN-ADN se disocia, la región de ADN fundido se enrolla y la ARNp se desprende del ADN. ¿Qué es lo que determina dónde debe finalizar la transcripción? Las secuencias transcritas de los moldes de ADN contienen señales de parada. La más sencilla es una secuencia palindrómica rica en GC, seguida de una secuencia rica en AT. El ARN transcrito de esta secuencia palindrómica es autocomplementario. Por tanto, sus pares de bases pueden formar una estructura en horquilla con un vástago y un bucle, estructura favorecida por su alto contenido en residuos G y C. Los pares de bases G-C son más estables que los pares de bases A-T ya que tienen un puente de hidrógeno extra en cada par de bases. Esta horquilla estable es seguida por una secuencia de cuatro o más residuos de uracilo, los cuales son también cruciales para la terminación. La transcripción del ARN finaliza en ellos o justo detrás (Figura 9) ¿Cómo finaliza la transcripción en esta estructura combinada horquilla-oligo(U)? Primero, parece que la ARNp se detiene inmediatamente después de sintetizar la secuencia de ARN que se pliega en horquilla. Aún más, la hélice híbrida ARN-ADN que se forma tras la horquilla es inestable ya que sus pares de bases rU-dA son las más débiles de los cuatro tipos existentes. Por tanto, la parada en la transcripción causada por la horquilla permite al ARN en crecimiento débilmente enlazado disociarse del ADN y luego de la enzima. La hebra sencilla de ADN se reasocia a su complementaria para regenerar la doble hélice de ADN y se cierra la burbuja de transcripción. La ARNp no siempre precisa ayuda para finalizar la transcripción en una horquilla seguida de varios residuos U. En otros casos necesita la colaboración de un factor adicional para terminar, la proteína ro (?). Esta proteína es un hexámero que se une específicamente a una hebra sencilla de ARN en un tramo de 72 nucleótidos, de tal forma que el ARN pasa a través del centro de la estructura. La proteína ? se activa mediante secuencias ricas en citosina y pobres en guanina situadas en el ARN en crecimiento. La actividad ATPasa de ? le permite tirar del ARN naciente mientras que sigue a la ARNp. Cuando ? alcanza a la ARNp en la burbuja de transcripción, corta la hélice híbrida ARN-ADN actuando como una ARN-ADN helicasa. (Figura 10)W3

Figura 10. Terminación de la transcripción dependiente del factor ?.