Procesamiento del ARNm o maduración del ARN

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El ARN mensajero o ARNm es el ácido ribonucleico de una sola cadena que transfiere la información contenida en el ADN…

El ARN mensajero o ARNm es el ácido ribonucleico de una sola cadena que transfiere la información contenida en el ADN a proteínas. Antes de que el ARNm esté en funcionamiento y produzca dichas proteínas, se lleva a cabo modificaciones en la molécula como:

  • “Splicing
  • Agregado del “cap”
  • Poliadenilación
  • Modificación de los nucleótidos
  • Edición

La diversidad del procesamiento del ARNm ayuda a la molécula a mejorar su funcionamiento, evitan su degradación y mejoran su función y transporte del núcleo al  citoplasma. Además durante el procesamiento se puede obtener una gran variedad de moléculas de ARNm provenientes de una sola molécula, dando como consecuencia una diversidad de isoformas de proteínas haciendo que la función de esta pueda diversificarse (Hocine, Singer, & Grünwald, 2010; Katahira, 2015; Nishikura, 2006)

Splicing

El ARN está formado por exones (que son las partes codificantes del ARN) e intrones (partes que no codifican a proteínas). El splicing es el proceso que se encarga de eliminar algunos intrones dando como resultado un conjunto de ARNm de diversos tamaños y por consiguiente diferentes isoformas de proteínas es decir distintas secuencias de la misma proteína (Clancy, 2008).

Trans-splicing

El Trans- splicing es una forma especial de procesamiento de ARN en eucariotas donde los exones de dos transcritos de ARN primarios diferentes se unen de extremo a extremo y se ligan (se unen). Mientras que el splicing “normal” ( cis -splicing) se procesa una sola molécula, el trans- splicing genera un solo transcrito de ARN a partir de múltiples pre-ARNm separados .  El trans-splicing puede ser el mecanismo detrás de ciertas fusiones transcripcionales oncogénica (Li H, et al. 2008, Rickman D.S. et al. 2009). El trans-splicing es utilizado por ciertos microorganismos para expresar sus genes, especialmente los protozoos como los tripanosomas (Xue-hai L. 2003) 

.

Agregado del “cap”

El cap es una estructura (nucleótido modificado) que se añade al inicio del ARNm. Esta modificación es crítica para el reconocimiento del ARNm por el  ribosoma y la protección contra las RNasas, que son enzimas que degradan ARNs (Shatkin & Manley, 2000).

Poliadenilación

La poliadenilación es una cadena consecutiva de nucleótidos de adenina llamada poliA (50 a 200 nucleótidos) y está ubicada en el extremo 3′ del precursor de ARNm.

 

Modificación de las bases nitrogenadas

Algunas bases y azúcares en los ácidos nucleicos llevan modificaciones químicas, como la adición de un grupo metilo (-CH3). En el ADN la base más comúnmente modificada es citosina (5-metillcitosina; m5C) y puede estar involucrada en la regulación de la transcripción génica. Cuando la citosina es metilada la expresión del gene metilado puede alterarse (el estudio de este campo es llamado epigenética). En el ARN existen diferentes modificaciones químicas en sus nucleótidos como: pseudouridina (Ψ), la dihidrouridina (D), la inosina (I) y la 7-metilguanosina (m7G).

Pseudouridina

La pseudouridina es el más prevalente sobre todas las diferentes modificaciones encontradas en el ARN. Es más comúnmente encontrado en los ARN de transferencia (ARNt) asociados con la timidina y la citosina en el brazo TΨC y es una de las regiones invariantes del ARNt. La función no está muy clara, pero se sospecha que juega un papel en la asociación con la aminoaciltranferasa (son enzimas aciltransferasas que actúan sobre un grupo amino) durante la interacción con el ARNt incrementando la iniciación de la traducción (Hamma & Ferrè-D’Amaré, 2006).

Dihidrouridina

La dihidrouridina es una pirimidina el cual resulta de la adición de dos átomos de hidrógeno haciendo una saturación completa de los anillos de pirimidina sin doble enlace remanente. Esta modificación se encuentra en los ARNt y ARNr (Topp et al., 1993).

Inosina

La inosina es un nucleótido que se forma cuando la hipoxantina (derivado de las purinas) está unido a un anillo de ribosa (también conocido como una furanosa en el ARN) a través de un enlace β-N9-glucosídico. La inosina se encuentra comúnmente en ARNt y es esencial para la traducción apropiada del código genético (Kawahara et al., 2007).

7-metilguanosina (m7G)

La 7-metilguanosina (m7G) es una versión metilada de la guanina y es un biomarcador para algunos tipos de cáncer cuando se encuentran en la orina humana. Este nucleótido modificado juega un papel en el ARN como grupo de bloqueo en su extremo 5’ (Muthukrishnan et al., 1975).

Edición del ARN

La edición del ARN es un proceso que consiste en un cambio en una secuencia. Entre las formas de edición se encuentran la inserción (agregado de un nucleótido extra), deleción (quitar un nucleótido) y la sustitución de nucleótidos (Hocine, Singer, & Grünwald, 2010).

 

 

Referencias:

Clancy, S. (2008). RNA splicing: introns, exons and spliceosome. Nature Education, 1(2008), 3–6. Hamma, T., & Ferrè-D’Amaré, A. R. (2006). Pseudouridine Synthases. Chemistry and Biology. http://doi.org/10.1016/j.chembiol.2006.09.009 Hocine, S., Singer, R. H., & Grünwald, D. (2010). RNA processing and export. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology. http://doi.org/10.1101/cshperspect.a000752
Katahira, J. (2015). Nuclear export of messenger RNA. Genes, 6(2), 163–184. http://doi.org/10.3390/genes6020163 Kawahara, Y., Zinshteyn, B., Sethupathy, P., Iizasa, H., Hatzigeorgiou, A. G., & Nishikura, K. (2007). Redirection of silencing targets by adenosine-to-inosine editing of miRNAs. Science (New York, N.Y.), 315(5815), 1137–40. http://doi.org/10.1126/science.1138050 Li H, Wang J, Mor G, Sklar J (2008). A neoplastic gene fusion mimics trans-splicing of RNAs in normal human cells. Science. 321 (5894): 1357–61. http://doi:10.1126/science.1156725 Muthukrishnan, S., Both, G. W., Furuichi, Y., & Shatkin, A. J. (1975). 5’-Terminal 7-methylguanosine in eukaryotic mRNA is required for translation. Nature, 255(5503), 33–37. http://doi.org/10.1038/255033a0 Nishikura, K. (2006). Editor meets silencer: RNA editing and RNA interference. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 7(12), 919–931. http://doi.org/10.1038/nrm2061.Editor Rickman DS, Pflueger D, Moss B, VanDoren VE, Chen CX, de la Taille A, Kuefer R, Tewari AK, Setlur SR, Demichelis F, Rubin MA (2009). SLC45A3-ELK4 is a novel and frequent erythroblast transformation-specific fusion transcript in prostate cancer. Cancer Research. 69 (7): 2734–8.http://doi:10.1158/0008-5472.CAN-08-4926 Shatkin,  a, & Manley, J. (2000). The ends of the affair: capping and polyadenylation. Nature Structural Biology, 7(10), 1–5. http://doi.org/10.1038/79583 Topp, H., Duden, R., & Schöch, G. (1993). 5,6-Dihydrouridine: a marker ribonucleoside for determining whole body degradation rates of transfer RNA in man and rats. Clinica Chimica Acta, 218(1), 73–82. http://doi.org/10.1016/0009-8981(93)90223-Q Xue-hai, L.; Haritan, Asaf; Uliel, Shai; Michaeli, Shulamit (2003). Trans and cis splicing in trypanosomatids: mechanism, factors, and regulation". Eukaryotic Cell. 2 (5): 830–840. http://doi:10.1128/EC.2.5.830-840.2003
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Cómo citar: Checa Rojas, A. (2018, 20 de Febrero ) Procesamiento del ARNm o maduración del ARN. Conogasi, Conocimiento para la vida. Fecha de consulta: Septiembre 20, 2018

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