REPASO GENÉTICA MOLÉCULAR

REPASO DE LOS PROCESOS DE REPLICACIÓN, TRANSCRIPCIÓN Y TRADUCCIÓN 

Hay que considerar que estos procesos celulares constituyen el núcleo de la Genética moderna que, como habréis comprobado, se desarrolla a nivel molecular. Se han descubierto después de haberse aceptado el modelo de ADN que propusieron de Watson y Crick. A partir de ahí, todo ha sido una carrera de conocimientos sucesivos.

Sería bueno comparar los procesos:

REPLICACIÓN: Es la duplicación del ADN para conservar el mensaje original de la célula y que ésta se pueda reproducir convenientemente dando copias igual que ella.

BIOSÍNTESIS DE PROTEÍNAS: Es la ejecución de las órdenes que tiene el ADN (genes) y que consisten en formar las moléculas que nos hacen ser cómo somos (proteínas) o que regulan nuestras reacciones químicas (enzimas, que también son casi siempre proteínas). Tiene dos procesos a su vez:

TRANSCRIPCIÓN: Es la fabricación de un ARNm a partir de un gen determinado, el que nos interesa en ese momento, para que salga del núcleo (en eucariotas) y vaya a la fabrica de proteínas, los ribosomas.

TRADUCCIÓN: Ocurre en los ribosomas y, a partir del ARNm que hemos conseguido en la Transcripción se produce su lectura: cada triplete de nucleótidos del ARNm nos dan un aminoácido, según lo establecido en el Código Genético. La sucesión de los nucleótidos nos da la estructura primaria de una proteína.

Estos procesos se dieron en llamar, en su momento, el dogma central de la Genética, lo cual no podía ser más erróneo, primero porque en Ciencia no podemos hablar de dogmas y segundo porque, posteriormente se han descubierto otros procesos diferentes en virus, por ejemplo en este que tenemos ahora circulando y tantos problemas nos está ocasionando, sí, el SARS CoV-2. Aprovecharemos para hablar de él, haciendo referencia a este tema que estamos estudiando.

Este virus es de ARN y se replica en ARN, es decir, no pasa por una fase ADN, como hacen otros con una retrotranscriptasa (otra excepción al supuesto dogma) y a partir de ahí el proceso general. Él entra en la célula engañando a los receptores de membrana ACE2 de las células de tracto respiratorio y comienza a circular por el citoplasma con el mismo aspecto de un ARNm, es decir con una cola de poli-A en el extremo 3’ y una caperuza de metilguanosina en el extremo 5’. Va a los ribosomas y lo primero que hace es sintetizar una proteína llamada replicasa, el enzima que le hace falta para su replicación. Luego sintetiza otras proteínas para su cápsida y receptores S (los que son reconocidos por los ACE2 de nuestras células ¿recordáis lo del lobo disfrazado con piel de cordero de los tres cerditos? Eso, nuestras células creen que se trata de una molécula amiga y le ayudan a entrar.

Es decir el SARS CoV2 tiene su replicación de ARN en miles de copias de ARN con una replicasa. Luego, no necesita hacer “Transcripción” porque el ARNm es él mismo y lo que hace es “Traducción” para fabricar sus proteínas. A continuación, lo junta todo (ensamblaje) y rompe la célula rodeándose por su membrana (envoltura). Ahí dispone sus receptores S (los de la corona que tiene alrededor).

Nuestras células son más complejas que el virus y su ADN está repartido en muchos cromosomas, por eso es necesario seleccionar en cada momento qué gen hay que seleccionar para hacer la transcripción de su ARNm y luego que sea traducido, por esta razón, los preparativos de la transcripción en su fase de inicio son tan complejos. En el periodo G1 y G2 la célula no para de sintetizar diferentes proteínas y enzimas para llevar a cabo la producción que necesita. Es un proceso controlado y que depende de cómo está de condensado el ADN en cada tipo celular, es decir, no se sintetizan las mismas proteínas en una célula del estómago que en una neurona o en una fibra muscular.

En cambio, en la replicación hay que hacer una copia de todo el ADN completo, de manera que tengamos finalmente dos cromátidas de cada cromosoma y poder repartirlas en la mitosis (en eucariotas). El proceso tiene que ser exacto y ahí juega un papel fundamental la ADN polimerasa porque es la que tiene que poner una Citosina frente a una Guanina y una Adenina frente a una Timina, además de corregir los errores que pudiera haber en el proceso (millones de bases que tienen que ser complementarias).

Es importante que comprendáis bien que el ADN es bicentenario y tiene una cadena que va en sentido 5’3’ y otra en sentido 3’5’. Sólo se pueden añadir nucleótidos en el extremo 3’, es decir la cadena crece siempre 5’3’ y no al revés. En la copia de l que es 3’5’ resulta fácil, nos sale una cadena 5’3’ que va añadiendo al 3’ pero en la otra no es así. Recordad aquí los fragmentos de Okazaki, que son pequeños fragmentos que van creciendo 5’3’ y luego son unidos por la ADN ligasa. Recordad también que para comenzar una cadena de ADN nuevo se hace siempre a partir de un trozo de ARN o primasa que sintetiza la ARN polimerasa. Luego la ADN polimerasa las elimina y sustituyen por nucleótidos de ADN.

Diferenciad bien los procesos de replicación en procariotas y eucariotas. Básicamente siguen un procedimiento similar pero en eucariotas es más largo y necesita varios puntos de origen (OriC), más tipos de ADN polimerasa y la síntesis de histonas para poder formar la cromatina de la Interfase.

En cuanto a la transcripción, tened en cuenta que actúa la ARN polimerasa y que se sintetiza el trozo de ADN que interesa a la célula en cada momento. Hay una serie de señales que orientan a esa ARN polimerasa y unos factores proteicos que la colocan en la posición adecuada.

Para la traducción hay que llevar ese trozo de ARNm fuera del núcleo por lo que hay que protegerlo de la acción de las nucleares (enzimas que nos protegen precisamente de los virus). Por eso ese ARNm se dota de una caperuza de metilguanosina y una cola de poliA (lo mismo que la evolución ha conseguido con el virus y lo ha hecho resistente a nuestras nucleasas).

En el ribosoma hay que tener en cuenta que vamos a necesitar el ARNm, las dos subunidades del ribosomas y los diferentes ARNt con su aminoácido activado. Todo ello necesitará de los enzimas correspondientes. Es importante saber el papel que juega aquí el Código Genético y que en él, la equivalencia entre aminoácido y triplete de nucleótidos se hace en relación a triplete de ARNm, no de ARNt.