¿Qué enzima es responsable de alargar la cadena de ARN?

Ácido ribonucleico, o ARN, juega varios roles vitales en la vida de una célula. Actúa como un mensajero, transmitiendo el código genético del ácido desoxirribonucleico, o ADN, a la maquinaria de síntesis de proteínas de la célula. El ARN ribosómico se une a las proteínas para formar ribosomas, las fábricas de proteínas de la célula. Transfiera los aminoácidos de las lanzaderas de ARN en cadenas de proteínas en crecimiento a medida que los ribosomas traducen el ARN mensajero. Otras formas de ARN ayudan a controlar la actividad celular. La enzima ARN polimerasa, o RNAP, que tiene varias formas, es responsable de alargar la cadena de ARN durante la transcripción del ADN.

En las células eucariotas, es decir, las células con núcleos organizados, los diferentes tipos de RNAP se etiquetan de I a V. Cada uno tiene una estructura ligeramente diferente y cada uno crea un conjunto diferente de ARN. Por ejemplo, RNAP II es responsable de crear ARN mensajero o ARNm. Las células procariotas (que no tienen núcleos organizados) tienen un tipo de RNAP. La enzima consta de varias subunidades de proteínas que realizan diversas funciones durante la transcripción. Un sitio activo que contiene un átomo de magnesio es la ubicación dentro de la enzima en la que se alarga el ARN. El sitio activo agrega grupos de azúcar-fosfato a la cadena de ARN en crecimiento y une bases de nucleótidos de acuerdo con las reglas de emparejamiento de bases.

El ADN es una molécula larga con una columna vertebral compuesta por unidades alternas de azúcar y fosfato. Una de las cuatro bases de nucleótidos (moléculas de anillo simple o doble que contienen nitrógeno) cuelga de cada unidad de azúcar. Las cuatro bases de ADN están etiquetadas como A, T, C y G. La secuencia de pares de bases a lo largo de la molécula de ADN dicta la secuencia de aminoácidos en las proteínas sintetizadas por la célula. El ADN suele existir como una doble hélice en la que las bases de dos hebras se unen entre sí de acuerdo con las reglas de emparejamiento de bases: las bases A y T forman un conjunto de pares, mientras que C y G forman el otro conjunto. El ARN es una molécula monocatenaria relacionada que observa las mismas reglas de apareamiento de bases durante la transcripción del ADN, excepto por la sustitución de la base U por T en el ARN.

Los factores de iniciación de proteínas deben formar un complejo con una molécula de ARN polimerasa antes de que pueda comenzar la transcripción. Estos factores permiten que la enzima se una a las regiones promotoras (puntos de unión para diferentes unidades de transcripción) en una hebra de ADN. Las unidades de transcripción son secuencias de uno o más genes, que son las porciones que especifican proteínas de una hebra de ADN. El complejo de ARN polimerasa crea una burbuja de transcripción al abrir una porción de la doble hélice de ADN al comienzo de la unidad de transcripción. A continuación, el complejo enzimático comienza a ensamblar el ARN leyendo la hebra de la plantilla de ADN una base a la vez.

El complejo de ARN polimerasa podría tener muchos comienzos en falso antes de que comience el alargamiento. En un comienzo en falso, la enzima transcribe alrededor de 10 bases y luego interrumpe el proceso y se reinicia. El alargamiento puede comenzar solo cuando el RNAP libera los factores proteicos iniciadores que lo anclan a la región promotora del ADN. Una vez que el alargamiento está en marcha, la enzima recluta factores de alargamiento para ayudar a mover la burbuja de transcripción por la hebra de ADN. La molécula de RNAP en movimiento alarga la nueva cadena de ARN agregando unidades de azúcar-fosfato y bases de nucleótidos que complementan las bases en la plantilla de ADN. Si el RNAP descubre una base mal emparejada, puede escindir y resintetizar el segmento de ARN errante. La transcripción finaliza cuando la enzima lee una secuencia de parada en la plantilla de ADN. Al finalizar, la enzima RNAP libera la transcripción de ARN, los factores proteicos y la plantilla de ADN.