Biología y Procesamiento del ARN
La biología y el procesamiento del ARN es el área de la biología molecular que se ocupa de cómo el ácido ribonucleico se fabrica, madura, modifica, transporta, utiliza y degrada dentro de la célula. Abarca los roles clásicos del ARN como intermediario entre el gen y la proteína —ARN mensajero, de transferencia y ribosómico— y el mundo en expansión de los ARN no codificantes reguladores que controlan la expresión génica por derecho propio.
Definition
La biología y el procesamiento del ARN es el estudio de la síntesis, la modificación postranscripcional, la función y el recambio de las moléculas de ARN de la célula, incluidos los ARN codificantes del aparato de traducción y los ARN no codificantes que regulan la expresión génica.
Scope
Esta área orienta al lector sobre las principales clases de ARN y los eventos de procesamiento que las configuran: el capping, el splicing y la poliadenilación del ARN mensajero; la maduración de los ARN de transferencia y ribosómicos; el ensamblaje del ribosoma; y la biogénesis y función de los ARN no codificantes reguladores. Los enmarca como un conjunto conectado de temas educativos dentro de la biología molecular, más que como una guía clínica.
Sub-topics
Core questions
- ¿Cómo se convierte un transcrito primario en un ARN funcional y maduro?
- ¿Cómo contribuyen las diferentes clases de ARN —ARNm, ARNt, ARNr y ARN no codificante— a la expresión génica?
- ¿Cómo se coordinan, regulan y corrigen los pasos del procesamiento del ARN?
- ¿Cómo la actividad del ARN catalítico (ribozima) redefine la visión del ARN como algo más que un mensajero pasivo?
Key concepts
- Procesamiento postranscripcional
- ARN mensajero, de transferencia y ribosómico
- ARN no codificante y regulador
- Ribozima (ARN catalítico)
- Complejos ARN-proteína (ribonucleoproteínas)
- Maduración y recambio del ARN
Key theories
- Mundo de ARN / ARN catalítico
- El descubrimiento de que el ARN puede actuar como catalizador (una ribozima), ejemplificado por el intrón de Tetrahymena que se autoempalma, estableció que el ARN realiza química además de información, apoyando la idea de que el ARN precedió a las proteínas y al ADN en la biología temprana.
Mechanisms
Las ARN polimerasas generan transcritos primarios que rara vez son funcionales tal como se producen. Los ARN mensajeros son capeados, empalmados y poliadenilados; los ARN de transferencia y ribosómicos son escindidos, recortados, modificados químicamente y plegados; y las subunidades ribosómicas se ensamblan con sus núcleos de ARN. Muchos de estos pasos son realizados o asistidos por máquinas de ARN-proteína, y algunos por la propia catálisis de ARN, como lo demostró por primera vez el intrón autoempalmable. Más allá del aparato de traducción, una gran fracción del genoma produce ARN no codificantes que guían, andamian o silencian otras moléculas, haciendo del ARN tanto el sustrato como el agente de regulación.
Clinical relevance
Dado que el procesamiento del ARN subyace a casi toda la expresión génica, las interrupciones en el splicing, la modificación del ARN o el ensamblaje del ribosoma se asocian con una variedad de enfermedades humanas, y el propio ARN se ha convertido en una plataforma para diagnósticos y terapias. Esta área describe la biología en la que se basan dichas aplicaciones; es un trasfondo educativo y no una base para el diagnóstico o tratamiento individual.
History
La imagen de mediados del siglo XX del ARN como un simple mensajero entre el ADN y la proteína se fue complicando constantemente: los genes divididos y el splicing se descubrieron a finales de la década de 1970, el ARN catalítico a principios de la década de 1980, y oleadas de ARN no codificantes reguladores desde la década de 1990 en adelante. Cada descubrimiento amplió el campo desde el procesamiento de los transcritos codificantes hasta una biología más amplia en la que el ARN es información, máquina y regulador a la vez.
Key figures
- Thomas Cech
- Sidney Altman
- Phillip Sharp
- Richard Roberts
- Joan Steitz
Related topics
Seminal works
- kruger-1982
- cech-2014
Frequently asked questions
- ¿Es el ARN solo un mensajero entre el ADN y las proteínas?
- No. Si bien el ARN mensajero transporta información codificante, la célula también depende de los ARN de transferencia y ribosómicos para la traducción y de muchos ARN no codificantes que regulan la expresión génica, y algunos ARN son catalíticos.
- ¿Por qué el ARN necesita ser procesado?
- Los transcritos primarios suelen ser inmaduros; el capping, el splicing, el recorte y la modificación química los convierten en moléculas estables, correctamente plegadas y funcionales, y proporcionan puntos de regulación.