Tipos y estructura del ARN

Las principales clases de ARN y las características químicas y estructurales que permiten que un ácido nucleico monocatenario se pliegue en formas capaces de transportar información, construir proteínas y catalizar reacciones.

Definition

Los tipos y la estructura del ARN se refieren a las categorías de ácido ribonucleico en las células y a las características de la química y el plegamiento del ARN —apareamiento de bases, motivos de estructura secundaria y plegamientos terciarios— que determinan cómo funciona cada ARN.

Scope

Este tema abarca la química del ARN y sus principales clases —ARN mensajero, de transferencia y ribosómico, y la amplia categoría de ARN no codificantes—, así como los principios estructurales que distinguen el ARN del ADN: el azúcar ribosa, el uracilo, la monocatenaridad y la capacidad resultante de formar estructuras secundarias de apareamiento de bases y estructuras terciarias plegadas. Las funciones catalíticas y reguladoras se introducen aquí y se desarrollan en temas complementarios.

Core questions

• ¿En qué se diferencia químicamente el ARN del ADN y por qué es importante?
• ¿Cuáles son las principales clases de ARN y sus funciones?
• ¿Cómo se pliega el ARN monocatenario en estructuras definidas?
• ¿Por qué la estructura, y no solo la secuencia, determina muchas funciones del ARN?

Key theories

Función determinada por la estructura

Debido a que el ARN es monocatenario y se pliega sobre sí mismo, su función depende de las estructuras secundarias y terciarias que adopta, de modo que los ARN de transferencia y ribosómicos funcionan a través de su forma de manera similar a las proteínas.

Distinción química del ARN

El 2'-hidroxilo de la ribosa y el uso de uracilo hacen que el ARN sea más reactivo y menos estable que el ADN, lo que lo hace adecuado para funciones transitorias y versátiles y para la catálisis en lugar del almacenamiento de información a largo plazo.

Mechanisms

El ARN se construye a partir de ribonucleótidos que contienen ribosa y las bases adenina, guanina, citosina y uracilo. Al ser típicamente monocatenaria, una molécula de ARN se pliega mediante el apareamiento de bases intramoleculares en horquillas, bucles y protuberancias que constituyen su estructura secundaria, la cual se empaqueta aún más en un plegamiento terciario estabilizado por interacciones adicionales e iones metálicos. Los ARN mensajeros transmiten secuencias codificantes, los ARN de transferencia adoptan un plegamiento en forma de L para la decodificación, los ARN ribosómicos forman el núcleo estructural y catalítico del ribosoma, y diversos ARN no codificantes utilizan sus plegamientos para guiar, andamiar o regular.

Clinical relevance

La estructura del ARN subyace a la acción de elementos reguladores estructurados y se explota en el diseño de terapias de ARN y en la comprensión de los genomas de virus de ARN; se ofrece como significado, no como guía clínica.

History

La secuenciación y el estudio estructural de los ARN de transferencia y ribosómicos a partir de la década de 1960 revelaron cómo el ARN monocatenario se pliega en formas funcionales precisas, y el análisis comparativo del ARN ribosómico se convirtió más tarde en una base para clasificar la vida, lo que subraya la importancia estructural del ARN.

Key figures

• Robert Holley
• Carl Woese

Seminal works

• watson2013
• alberts2014

Frequently asked questions

¿En qué se diferencia el ARN del ADN?

El ARN utiliza el azúcar ribosa y la base uracilo, suele ser monocatenario y se pliega en estructuras variadas, mientras que el ADN utiliza desoxirribosa y timina y forma una doble hélice estable.

¿Por qué el ARN puede realizar tareas que el ADN no puede?

Su naturaleza monocatenaria y plegable permite que el ARN adopte formas que se unen a dianas e incluso catalizan reacciones, lo que le confiere una versatilidad funcional más allá del almacenamiento de información.