ARN Ribosómico y Biogénesis Ribosómica

El ARN ribosómico es el corazón estructural y catalítico del ribosoma, la máquina que traduce el ARN mensajero en proteínas. Lejos de ser un andamio pasivo, el ARNr forma el centro catalítico que une los aminoácidos, lo que convierte al ribosoma en una ribozima. La construcción de un ribosoma —la biogénesis ribosómica— requiere la transcripción, el procesamiento, la modificación y el plegamiento del ARNr, así como su ensamblaje con docenas de proteínas.

Definition

El ARN ribosómico es el componente de ARN del ribosoma que proporciona tanto su estructura como su actividad catalítica peptidil-transferasa; la biogénesis ribosómica es la transcripción, el procesamiento, la modificación y el ensamblaje coordinados del ARNr con las proteínas ribosómicas para formar subunidades funcionales.

Scope

Este tema abarca el papel del ARNr como núcleo del ribosoma, la actividad catalítica (peptidil-transferasa) que proporciona y la vía de la biogénesis ribosómica: transcripción, procesamiento y modificación del ARNr, y ensamblaje de las subunidades pequeña y grande, gran parte de lo cual se organiza en el nucléolo. Es de carácter educativo-referencial y no ofrece orientación clínica.

Core questions

• ¿Por qué se considera al ribosoma una ribozima en lugar de una enzima proteica?
• ¿Cómo se transcribe, procesa y modifica el ARN ribosómico?
• ¿Cómo se ensamblan las subunidades ribosómicas pequeña y grande a partir de ARNr y proteínas?
• ¿Cómo se coordina la producción de ribosomas con el crecimiento celular?

Key concepts

• ARN ribosómico como núcleo catalítico
• Centro peptidil-transferasa
• Subunidades ribosómicas pequeña y grande
• Transcripción y procesamiento del ARNr
• Modificación química del ARNr
• Nucléolo como sitio de ensamblaje
• Biogénesis ribosómica y crecimiento celular

Key theories

El ribosoma es una ribozima

Las estructuras de alta resolución de la subunidad ribosómica grande mostraron que el centro peptidil-transferasa está compuesto por ARN, sin proteínas en el sitio catalítico, lo que establece que el propio ARNr cataliza la formación del enlace peptídico.

Mechanisms

La mayoría del ARN ribosómico se transcribe como un precursor largo que se escinde, recorta y modifica químicamente en muchas posiciones, luego se pliega y se ensambla con proteínas ribosómicas en las subunidades pequeña y grande, un proceso organizado en gran medida dentro del nucléolo y asistido por numerosos factores accesorios y ARN nucleolares pequeños. Las estructuras atómicas de la subunidad grande revelaron que el sitio activo donde se forman los enlaces peptídicos está construido a partir de ARNr, no de proteínas, por lo que el ribosoma es una ribozima y su núcleo catalítico es el propio ARN. Las dos subunidades actúan entonces juntas durante la traducción, con el ARNr coordinando el posicionamiento del ARNt y la catálisis. El hecho de que los precursores de ARNr puedan contener intrones auto-empalmables proporcionó una evidencia temprana de que el ARN puede realizar su propia química de procesamiento.

Clinical relevance

Los defectos en la biogénesis ribosómica subyacen a un grupo de trastornos (ribosomopatías), el nucléolo y la síntesis de ARNr se estudian en relación con la proliferación celular y el cáncer, y el ARNr es un objetivo principal de los antibióticos. Esta entrada presenta esa biología como antecedente educativo y no constituye una base para el diagnóstico o tratamiento individual.

History

Debatido durante mucho tiempo como una máquina catalizada por proteínas o por ARN, el mecanismo del ribosoma se estableció cuando las estructuras de resolución atómica de la subunidad grande ubicaron solo ARN en el centro peptidil-transferasa, confirmando que el ARNr es el catalizador. Esto se basó en el reconocimiento anterior del ARN catalítico y replanteó la biogénesis ribosómica como la construcción de una gran enzima basada en ARN.

Key figures

• Thomas Steitz
• Ada Yonath
• Venkatraman Ramakrishnan
• Harry Noller

Seminal works

• ban-2000
• nissen-2000
• kruger-1982

Frequently asked questions

¿Por qué se llama ribozima al ribosoma?

Porque su centro catalítico, donde se forman los enlaces peptídicos, está hecho de ARN ribosómico en lugar de proteínas, por lo que el propio ARN cataliza la reacción.

¿Dónde se ensamblan los ribosomas en la célula?

Gran parte de la biogénesis ribosómica —la transcripción, el procesamiento del ARNr y el ensamblaje temprano con proteínas— tiene lugar en el nucléolo antes de que las subunidades sean exportadas al citoplasma.