Proceso de Transcripción en Procariotas: Etapas y Diferencias Clave

Proceso de Transcripción en Organismos Procariotas

La transcripción es el proceso fundamental mediante el cual la información genética contenida en el ADN se copia en una molécula de ARN. En los organismos procariotas, este proceso se lleva a cabo en el citoplasma y se caracteriza por una serie de etapas bien definidas, involucrando proteínas específicas y secuencias de ADN particulares.

1. Iniciación de la Transcripción

• La RNA polimerasa procariota, compuesta por un núcleo de subunidades, se une a la subunidad sigma (σ) para formar la holoenzima. Esta holoenzima es crucial para reconocer y unirse a regiones promotoras específicas en el ADN.
• Las regiones promotoras se encuentran antes del sitio de inicio de la transcripción y presentan dos secuencias consenso clave:
  • Región -35: Sitio de unión para la subunidad sigma, que ayuda a estabilizar la polimerasa en el ADN.
  • Región -10 (caja de Pribnow): Facilita la separación de las hebras de ADN, formando la burbuja de transcripción.
• Tras la síntesis de los primeros 9 a 10 nucleótidos, la subunidad sigma se disocia de la RNA polimerasa, permitiendo que la enzima continúe con la elongación.

2. Elongación

• La RNA polimerasa avanza a lo largo de la hebra molde de ADN, sintetizando una nueva hebra de ARN en dirección 5′ a 3′. Incorpora ribonucleótidos complementarios a la secuencia del ADN molde.
• Durante este proceso, se forma un híbrido ARN-ADN transitorio de aproximadamente 8 pares de bases.
• La burbuja de transcripción, que comprende unas 17 bases de ADN desenrollado, se desplaza junto con la polimerasa. La enzima añade nucleótidos a una velocidad aproximada de 50 por segundo.

3. Terminación

La transcripción finaliza mediante dos mecanismos principales:

• Terminación Independiente de Rho: Se forma una estructura secundaria en el ARN, conocida como horquilla, rica en GC seguida de una secuencia rica en AT. Esta horquilla provoca la disociación del ARN naciente y la RNA polimerasa del molde de ADN.
• Terminación Dependiente de Rho: El factor rho (ρ), una helicasa, se une a secuencias ricas en citosina en el ARN. Al moverse a lo largo del ARN, rho deshace el híbrido ARN-ADN, deteniendo la transcripción.

Una vez completada la terminación, la RNA polimerasa se separa del ADN y las hebras de ADN se reasocian.

4. Procesamiento del ARN en Procariotas

Aunque la transcripción y la traducción están acopladas en procariotas, algunos tipos de ARN, como el tRNA y el rRNA, sufren modificaciones post-transcripcionales:

• RNasa P: Responsable del corte en el extremo 5′ de los precursores del tRNA.
• RNasa III: Procesa los precursores de los rRNA (23S, 16S y 5S).

Diferencias Clave con la Transcripción en Eucariotas

• Localización: En procariotas ocurre en el citoplasma, mientras que en eucariotas tiene lugar en el núcleo.
• Promotores: Los procariotas utilizan secuencias consenso como la región -10 y -35. Los eucariotas emplean promotores más complejos, incluyendo las cajas TATA, CATT y GC.
• RNA Polimerasas: Los procariotas tienen una única RNA polimerasa (con subunidad sigma). Los eucariotas poseen múltiples RNA polimerasas (I, II y III), cada una especializada en diferentes tipos de ARN.
• Procesamiento del ARN: El ARN en procariotas generalmente no requiere maduración extensa. En eucariotas, el ARN mensajero (mRNA) sufre procesos como el capping, el splicing y la poliadenilación.
• Factores de Transcripción: Los eucariotas requieren factores de transcripción generales (como TFIIA y TFIIB) para iniciar la transcripción, además de factores específicos y elementos reguladores como los enhancers.

Preguntas Frecuentes sobre Transcripción y Biología Molecular

• ¿Cuál de las siguientes cadenas tiene la misma secuencia que el transcrito primario al que da lugar (excepto por U en lugar de T)? Cadena complementaria o sentido.
• ¿Cuál de las siguientes enzimas cataliza la transcripción de la mayoría de los genes codificantes de la célula? La RNA polimerasa II (en eucariotas).
• ¿Cuál de los siguientes enunciados describe mejor a la caja TATA? Es una secuencia en la región promotora de los genes que marca el inicio de la transcripción (en eucariotas).
• ¿Cuál de los siguientes enunciados describen mejor el papel de la región enhancer o intensificadora? Son secuencias de DNA que unen factores de transcripción y regulan la iniciación de la transcripción (en eucariotas).
• ¿Cuál de las siguientes aseveraciones describe mejor la terminación de la transcripción? Las secuencias de terminación para la transcripción están contenidas dentro del mismo transcrito.
• ¿Cuál de los siguientes procesos post-transcripcionales puede llevar a la producción de múltiples isoformas de proteínas a partir de un mismo gen? Splicing alternativo (en eucariotas).
• ¿Cuál de los siguientes describe mejor el cap del mRNA? 7-metilguanosina, unida vía un enlace trifosfato 5′-5′ (en eucariotas).
• Los splicisomas se encuentran formados principalmente por: snRNA (en eucariotas).
• ¿Cuál de las siguientes relaciones describe mejor la abundancia relativa de los RNA? rRNA > tRNA > mRNA.
• El hongo Amanita phalloides es venenoso porque contiene alfa-amanitina, la cual inhibe a la: RNA Polimerasa II (en eucariotas).

Contribuciones Históricas a la Microbiología y Biología Celular

• Lucrecio y Girolamo Fracastoro: Propusieron que las enfermedades eran causadas por criaturas vivas invisibles.
• Francesco Stelluti: Realizó las primeras observaciones microscópicas en abejas y gorgojos.
• Robert Hooke: Elaboró microscopios compuestos, descubrió los cuerpos fructíferos de los hongos, la estructura celular de las plantas, acuñó el término «célula» y publicó el libro «Micrographia».
• Anton van Leeuwenhoek: Observó y descubrió con rigor científico los microorganismos, construyó microscopios sencillos y observó protozoos y bacterias.
• Francesco Redi: Evaluó la capacidad de la carne putrefacta de producir gusanos espontáneamente, refutando la generación espontánea.
• John Needham: Realizó experimentos sobre la generación espontánea usando caldo de cordero, apoyando la teoría.
• Lazzaro Spallanzani: Propuso que el aire transportaba gérmenes a los medios de cultivo y realizó experimentos para refutar la generación espontánea.
• Theodor Schwann: Permitió la entrada de aire en un matraz con una solución estéril de nutrientes, apoyando la generación espontánea (posteriormente refutado).
• Georg Friedrich Schröder y Theodor Von Dusch: Utilizaron matraces con medio estéril y permitieron la entrada de aire, observando la ausencia de microorganismos.
• Louis Pasteur: Demostró que en el aire había estructuras que se parecían a microorganismos encontrados en material putrefacto, refutando definitivamente la generación espontánea. Preparó la vacuna contra la rabia e introdujo el término «vacuna».
• Carl von Linné: Fundador de la taxonomía moderna, asignó a cada organismo a los reinos animal o vegetal.
• Fannie Eilshemius: Propuso el uso de agar como medio de cultivo sólido.
• Robert Koch: Intentó solidificar los medios líquidos con gelatinas, identificó el M. tuberculosis y demostró que las bacterias son agentes causales de enfermedades.
• Ferdinand Cohn: Fundó la bacteriología, estudió plantas, algas y bacterias, y generó el género Bacillus.
• Joseph Lister: Desarrolló métodos de cirugía aséptica, sentando las bases de la esterilización en medicina.
• John Tyndall: Demostró que el polvo transportaba gérmenes y que si no había polvo, un caldo se mantenía estéril, explicando la necesidad de la esterilización.