Numerosos descubrimientos clave en biología han surgido de estudios de ARN (ácido ribonucleico), incluido el trabajo fundamental en los campos de bioquímica , genética , microbiología , biología molecular , evolución molecular y biología estructural . A partir de 2010, 30 científicos han recibido premios Nobel por trabajos experimentales que incluyen estudios de ARN. En este artículo se analizan descubrimientos específicos de gran importancia biológica.
Para obtener información relacionada, consulte los artículos sobre Historia de la Biología Molecular e Historia de la Genética . Para obtener información general, consulte los artículos sobre ARN y ácido nucleico .
1930-1950 [ editar ]
El ARN y el ADN tienen propiedades químicas distintas [ editar ]
Cuando se estudiaron por primera vez a principios del siglo XX, las diferencias químicas y biológicas entre el ARN y el ADN no eran evidentes, y recibieron su nombre de los materiales de los que se aislaron; El ARN se conocía inicialmente como " ácido nucleico de levadura " y el ADN era " ácido nucleico del timo ". [1] Utilizando pruebas químicas de diagnóstico, los químicos de carbohidratos demostraron que los dos ácidos nucleicos contenían azúcares diferentes , por lo que el nombre común del ARN se convirtió en "ácido nucleico ribosa". Otros estudios bioquímicos tempranos mostraron que el ARN se descomponía fácilmente a un pH alto , mientras que el ADN era estable (aunque desnaturalizado) en álcali .El análisis de la composición de nucleósidos mostró primero que el ARN contenía similaresnucleobases a ADN, con uracilo en lugar de timina , y ese ARN contenía varios componentes de nucleobase menores, por ejemplo, pequeñas cantidades de pseudouridina y dimetilguanina . [2]
Localización en función celular y morfogenética [ editar ]
En 1933, mientras estudiaba huevos vírgenes de erizo de mar , Jean Brachet sugirió que el ADN se encuentra en el núcleo celular y que el ARN está presente exclusivamente en el citoplasma . En ese momento, se pensaba que el "ácido nucleico de levadura" (ARN) se producía solo en plantas, mientras que el "ácido nucleico del timo" (ADN) solo en animales. Se pensaba que este último era un tetrámero, con la función de amortiguar el pH celular. [3] [4] Durante la década de 1930, Joachim Hämmerling realizó experimentos con Acetabulariaen el que comenzó a distinguir las contribuciones del núcleo y las sustancias del citoplasma (que luego se descubrió que eran ADN y ARNm, respectivamente) a la morfogénesis y el desarrollo celular. [5] [6]
1951-1965 [ editar ]
El ARN mensajero (ARNm) transporta información genética que dirige la síntesis de proteínas [ editar ]
El concepto de ARN mensajero surgió a fines de la década de 1950 y está asociado con la descripción de Crick de su "Dogma central de biología molecular", que afirmaba que el ADN conducía a la formación de ARN, que a su vez conducía a la síntesis de proteínas . A principios de la década de 1960, el análisis genético sofisticado de mutaciones en el operón lac de E. coli y en el locus rII del bacteriófago T4 fue fundamental para definir la naturaleza tanto del ARN mensajero como del código genético.. La naturaleza de vida corta de los ARN bacterianos, junto con la naturaleza altamente compleja de la población de ARNm celular, hizo que el aislamiento bioquímico del ARNm fuera muy desafiante. Este problema se superó en la década de 1960 mediante el uso de reticulocitos en vertebrados, [7] que producen grandes cantidades de ARNm altamente enriquecido en ARN que codifica alfa y beta globina (las dos principales cadenas proteicas de la hemoglobina ). [8] La primera evidencia experimental directa de la existencia de ARNm fue proporcionada por dicho sistema de síntesis de hemoglobina. [9]
Los ribosomas producen proteínas [ editar ]
En la década de 1950, los resultados de los experimentos de marcado en hígado de rata mostraron que los aminoácidos radiactivos estaban asociados con "microsomas" (más tarde redefinidos como ribosomas ) muy rápidamente después de la administración y antes de que se incorporaran ampliamente a las proteínas celulares. Los ribosomas se visualizaron por primera vez mediante microscopía electrónica , y sus componentes de ribonucleoproteína se identificaron mediante métodos biofísicos, principalmente análisis de sedimentación dentro de ultracentrífugas capaces de generar aceleraciones muy altas (equivalentes a cientos de miles de veces la gravedad). Polisomas(múltiples ribosomas que se mueven a lo largo de una sola molécula de ARNm) se identificaron a principios de la década de 1960, y su estudio permitió comprender cómo proceden los ribosomas a leer el ARNm en una dirección de 5 ′ a 3 ′, [10] generando proteínas de forma procesiva como lo hacen asi que. [11]
El ARN de transferencia (ARNt) es el vínculo físico entre el ARN y la proteína [ editar ]
Los experimentos de fraccionamiento bioquímico mostraron que los aminoácidos radiactivos se incorporaron rápidamente en pequeñas moléculas de ARN que permanecían solubles en condiciones en las que precipitarían partículas más grandes que contenían ARN. Estas moléculas se denominaron solubles (sRNA) y más tarde se denominaron ARN de transferencia ( tRNA ). Estudios posteriores demostraron que (i) cada célula tiene múltiples especies de tRNA, cada una de las cuales está asociada con un único aminoácido específico, (ii) que existe un conjunto de enzimas coincidentes responsables de unir los tRNA con los aminoácidos correctos y ( iii) que las secuencias de anticodón de ARNt forman una interacción decodificadora específica con codones de ARNm . [12]
El código genético está resuelto [ editar ]
El código genético consiste en la traducción de secuencias de nucleótidos particulares en ARNm a secuencias de aminoácidos específicas en proteínas (polipéptidos). La capacidad para elaborar el código genético surgió de la convergencia de tres áreas de estudio diferentes: (i) nuevos métodos para generar moléculas de ARN sintético de composición definida para que sirvan como ARNm artificiales, (ii) desarrollo de sistemas de traducción in vitro que podrían utilizarse para traducir los ARNm sintéticos en proteínas, y (iii) trabajo genético experimental y teórico que estableció que el código estaba escrito en "palabras" de tres letras ( codones). Hoy en día, nuestro conocimiento del código genético permite predecir la secuencia de aminoácidos de los productos proteicos de decenas de miles de genes cuyas secuencias se están determinando en estudios del genoma . [13]
La ARN polimerasa se purifica [ editar ]
La purificación bioquímica y la caracterización de la ARN polimerasa de la bacteria Escherichia coli permitió comprender los mecanismos a través de los cuales la ARN polimerasa inicia y termina la transcripción , y cómo esos procesos se regulan para regular la expresión génica.(es decir, activar y desactivar genes). Tras el aislamiento de la RNA polimerasa de E. coli, se identificaron las tres RNA polimerasas del núcleo eucariótico, así como las asociadas a virus y orgánulos. Los estudios de transcripción también llevaron a la identificación de muchos factores proteicos que influyen en la transcripción, incluidos represores, activadores y potenciadores. La disponibilidad de preparaciones purificadas de ARN polimerasa permitió a los investigadores desarrollar una amplia gama de métodos novedosos para estudiar el ARN en el tubo de ensayo y condujo directamente a muchos de los descubrimientos clave posteriores en biología del ARN. [14]
1966-1975 [ editar ]
Primera secuencia completa de nucleótidos de una molécula biológica de ácido nucleico [ editar ]
Aunque la determinación de la secuencia de proteínas se estaba convirtiendo en algo rutinario, los métodos para la secuenciación de ácidos nucleicos no estuvieron disponibles hasta mediados de la década de 1960. En este trabajo fundamental, se purificó un ARNt específico en cantidades sustanciales y luego se cortó en fragmentos superpuestos utilizando una variedad de ribonucleasas. El análisis de la composición detallada de nucleótidos de cada fragmento proporcionó la información necesaria para deducir la secuencia del tRNA. Hoy en día, el análisis de secuencias de moléculas de ácido nucleico mucho más grandes está altamente automatizado y es enormemente más rápido. [15]
La variación evolutiva de secuencias de ARN homólogas revela patrones de plegado [ editar ]
Se purificaron y secuenciaron moléculas de ARNt adicionales. Se realizó el primer análisis de secuencia comparativo y reveló que las secuencias variaban a lo largo de la evolución de tal manera que todos los ARNt podían plegarse en estructuras secundarias muy similares (estructuras bidimensionales) y tenían secuencias idénticas en numerosas posiciones (por ejemplo, CCA en el 3 ' fin). La estructura radial de cuatro brazos de las moléculas de ARNt se denomina "estructura en hoja de trébol" y es el resultado de la evolución de secuencias con un ancestro común y una función biológica común. Desde el descubrimiento de la hoja de trébol de ARNt, el análisis comparativo de muchas otras moléculas de ARN homólogas ha llevado a la identificación de secuencias y patrones de plegamiento comunes. [dieciséis]
Primera secuencia completa de nucleótidos genómicos [ editar ]
La secuencia de 3569 nucleótidos de todos los genes del bacteriófago de ARN MS2 fue determinada por un gran equipo de investigadores durante varios años y se informó en una serie de artículos científicos. Estos resultados permitieron el análisis del primer genoma completo, aunque extremadamente pequeño según los estándares modernos. Se identificaron varias características sorprendentes, incluidos genes que se superponen parcialmente entre sí y las primeras pistas de que diferentes organismos podrían tener patrones de uso de codones ligeramente diferentes. [17]
La transcriptasa inversa puede copiar ARN en ADN [ editar ]
Se demostró que los retrovirus tienen un genoma de ARN monocatenario y se replican a través de un intermedio de ADN, lo contrario de la ruta habitual de transcripción de ADN a ARN. Codifican una ADN polimerasa dependiente de ARN ( transcriptasa inversa ) que es esencial para este proceso. Algunos retrovirus pueden causar enfermedades, incluidas varias que están asociadas con el cáncer y el VIH-1, que causa el SIDA. La transcriptasa inversa se ha utilizado ampliamente como herramienta experimental para el análisis de moléculas de ARN en el laboratorio, en particular la conversión de moléculas de ARN en ADN antes de la clonación molecular y / o la reacción en cadena de la polimerasa (PCR). [18]
Los replicones de ARN evolucionan rápidamente [ editar ]
Los análisis bioquímicos y genéticos mostraron que los sistemas enzimáticos que replican moléculas de ARN viral (transcriptasas inversas y réplicas de ARN) carecen de actividad de corrección molecular (exonucleasa 3 'a 5') y que las secuencias de ARN no se benefician de sistemas de reparación extensos análogos a los que existen. para mantener y reparar secuencias de ADN. En consecuencia, los genomas de ARN parecen estar sujetos a tasas de mutación significativamente más altas que los genomas de ADN. Por ejemplo, las mutaciones en el VIH-1 que conducen a la aparición de mutantes virales que son insensibles a los fármacos antivirales son comunes y constituyen un desafío clínico importante. [19]
Las secuencias de ARN ribosómico (ARNr) proporcionan un registro de la historia evolutiva de todas las formas de vida [ editar ]
El análisis de las secuencias de ARN ribosómico de un gran número de organismos demostró que todas las formas de vida existentes en la Tierra comparten características estructurales y de secuencia comunes del ARN ribosómico, lo que refleja una ascendencia común . El mapeo de las similitudes y diferencias entre moléculas de ARNr de diferentes fuentes proporciona información clara y cuantitativa sobre las relaciones filogenéticas (es decir, evolutivas) entre organismos. El análisis de las moléculas de ARNr condujo a la identificación de un tercer reino importante de organismos, las arqueas , además de los procariotas y eucariotas . [20]
Los nucleótidos no codificados se agregan a los extremos de las moléculas de ARN [ editar ]
El análisis molecular de las moléculas de ARNm mostró que, después de la transcripción, los ARNm tienen nucleótidos no codificados por ADN agregados a sus extremos 5 'y 3' (tapas de guanosina y poli-A, respectivamente). También se identificaron enzimas que añaden y mantienen la secuencia universal de CCA en el extremo 3 'de las moléculas de ARNt. Estos eventos se encuentran entre los primeros ejemplos descubiertos de procesamiento de ARN , una serie compleja de reacciones que se necesitan para convertir las transcripciones primarias de ARN en moléculas de ARN biológicamente activas. [21]
1976–1985 [ editar ]
Pequeñas moléculas de ARN abundan en el núcleo eucariota [ editar ]
Se identificaron pequeñas moléculas de ARN nuclear (snRNA) en el núcleo eucariota mediante estudios inmunológicos con anticuerpos autoinmunes , que se unen a pequeños complejos de ribonucleoproteínas nucleares (snRNP; complejos de snRNA y proteína). Los estudios bioquímicos, genéticos y filogenéticos posteriores establecieron que muchas de estas moléculas desempeñan funciones clave en las reacciones de procesamiento de ARN esenciales dentro del núcleo y el nucleolo , incluido el empalme de ARN , la poliadenilación y la maduración de los ARN ribosómicos . [22]
Las moléculas de ARN requieren una estructura tridimensional compleja y específica para su actividad [ editar ]
La estructura tridimensional detallada de las moléculas de ARNt se determinó mediante cristalografía de rayos X y reveló estructuras tridimensionales compactas y muy complejas que consisten en interacciones terciarias colocadas sobre la estructura secundaria básica de la hoja de trébol. Las características clave de la estructura terciaria del tRNA incluyen el apilamiento coaxial de hélices adyacentes y las interacciones que no son de Watson-Crick entre los nucleótidos dentro de los bucles apicales. Estudios cristalográficos adicionales mostraron que una amplia gama de moléculas de ARN (incluidas ribozimas , riboswitches y ARN ribosómico) también se pliegan en estructuras específicas que contienen una variedad de motivos estructurales 3D. La capacidad de las moléculas de ARN para adoptar estructuras terciarias específicas es esencial para su actividad biológica y resulta de la naturaleza monocatenaria del ARN. En muchos sentidos, el plegamiento del ARN es más análogo al plegamiento de proteínas que a la estructura plegada altamente repetitiva de la doble hélice del ADN. [12]
Los genes suelen ser interrumpidos por intrones que deben eliminarse mediante empalme de ARN [ editar ]
El análisis de moléculas de ARN mensajero eucariotas maduras mostró que a menudo son mucho más pequeñas que las secuencias de ADN que las codifican. Se demostró que los genes son discontinuos, compuestos de secuencias que no están presentes en el ARN maduro final ( intrones ), ubicados entre secuencias que se retienen en el ARN maduro ( exones ). Se demostró que los intrones se eliminan después de la transcripción a través de un proceso denominado empalme de ARN. El empalme de las transcripciones de ARN requiere una secuencia altamente precisa y coordinada de eventos moleculares, que consiste en (a) definición de límites entre exones e intrones, (b) escisión de la cadena de ARN en exactamente esos sitios, y (c) enlace covalente (ligadura) de la Exones de ARN en el orden correcto. El descubrimiento de genes discontinuos y empalme de ARN fue completamente inesperado para la comunidad de biólogos de ARN, y se erige como uno de los hallazgos más impactantes en la investigación de biología molecular. [23]
El empalme alternativo de pre-ARNm genera múltiples proteínas a partir de un solo gen [ editar ]
La gran mayoría de los genes que codifican proteínas codificados dentro del núcleo de las células metazoarias contienen múltiples intrones . En muchos casos, se demostró que estos intrones se procesan en más de un patrón, generando así una familia de ARNm relacionados que se diferencian, por ejemplo, por la inclusión o exclusión de exones particulares. El resultado final del corte y empalme alternativo es que un solo gen puede codificar varias isoformas de proteínas diferentes que pueden exhibir una variedad de funciones biológicas (generalmente relacionadas). De hecho, la mayoría de las proteínas codificadas por el genoma humano se generan mediante empalme alternativo. [24]
Descubrimiento de ARN catalítico (ribozimas) [ editar ]
Se desarrolló un sistema experimental en el que un precursor de ARNr que contenía intrones del núcleo del protozoo ciliado Tetrahymena podía empalmarse in vitro . El análisis bioquímico posterior muestra que este intrón del grupo I se auto-empalma; es decir, el ARN precursor es capaz de llevar a cabo la reacción de corte y empalme completa en ausencia de proteínas. En un trabajo separado, el componente de ARN de la enzima bacteriana ribonucleasa P (una ribonucleoproteínacomplejo) se demostró que cataliza su reacción de procesamiento de ARNt en ausencia de proteínas. Estos experimentos representaron hitos en la biología del ARN, ya que revelaron que el ARN podría desempeñar un papel activo en los procesos celulares, al catalizar reacciones bioquímicas específicas. Antes de estos descubrimientos, se creía que la catálisis biológica era únicamente el ámbito de las enzimas proteicas . [25] [26]
El ARN probablemente fue fundamental para la evolución prebiótica [ editar ]
El descubrimiento del ARN catalítico ( ribozimas ) mostró que el ARN podría codificar información genética (como el ADN) y catalizar reacciones bioquímicas específicas (como las enzimas proteicas ). Esta comprensión condujo a la Hipótesis Mundial del ARN , una propuesta de que el ARN pudo haber jugado un papel crítico en la evolución prebiótica en un momento antes de que las moléculas con funciones más especializadas (ADN y proteínas) llegaran a dominar la codificación y catálisis de la información biológica. Aunque no es posible para nosotros conocer el curso de la evolución prebiótica con certeza, la presencia de moléculas de ARN funcionales con ancestros comunes en todas las formas de vida modernas es un fuerte argumento de que el ARN estaba ampliamente presente en el momento de la última aparición común. antepasado. [27]
Los intrones pueden ser elementos genéticos móviles [ editar ]
Algunos intrones auto-empalmados pueden diseminarse a través de una población de organismos "dirigiéndose", insertando copias de sí mismos en genes en sitios que previamente carecían de un intrón. Debido a que se auto-empalman (es decir, se eliminan a nivel de ARN de los genes en los que se han insertado), estas secuencias representan transposones que son genéticamente silenciosos, es decir, no interfieren con la expresión del gen en el que se convierten. insertado. Estos intrones pueden considerarse ejemplos de ADN egoísta . Algunos intrones móviles codifican endonucleasas homing , enzimas que inician el proceso homing al escindir específicamente el ADN bicatenario en el sitio de inserción del intrón o cerca del mismo de los alelos que carecen de un intrón. Los intrones móviles son frecuentemente miembros defamilias del grupo I o del grupo II de intrones autoempalmes. [28]
Los empalmeosomas median el empalme de pre-ARNm nuclear [ editar ]
Los intrones se eliminan de los pre-mRNA nucleares mediante espliceosomas , grandes complejos de ribonucleoproteínas formados por snRNA y moléculas de proteínas cuya composición e interacciones moleculares cambian durante el curso del empalme del RNA.reacciones. Los empalmesomas se ensamblan en y alrededor de los sitios de empalme (los límites entre intrones y exones en el pre-ARNm sin empalmar) en los precursores de ARNm y usan interacciones ARN-ARN para identificar secuencias de nucleótidos críticas y, probablemente, para catalizar las reacciones de empalme. Los intrones de pre-ARNm nuclear y los ARNrn asociados a espliceosomas muestran características estructurales similares a los intrones del grupo II de autoempalme. Además, la ruta de corte y empalme de los intrones del pre-ARNm nuclear y los intrones del grupo II comparte una ruta de reacción similar. Estas similitudes han llevado a la hipótesis de que estas moléculas pueden compartir un ancestro común. [29]
1986-2000 [ editar ]
Las secuencias de ARN se pueden editar dentro de las células [ editar ]
Los precursores de ARN mensajero de una amplia gama de organismos se pueden editar antes de traducirlos a proteínas. En este proceso, los nucleótidos no codificados pueden insertarse en sitios específicos del ARN y los nucleótidos codificados pueden eliminarse o reemplazarse. La edición de ARN se descubrió por primera vez en las mitocondrias de los protozoos cinetoplasto , donde se ha demostrado que es extensa. [30] Por ejemplo, algunos genes que codifican proteínas codifican menos del 50% de los nucleótidos que se encuentran dentro del ARNm maduro traducido. Otros eventos de edición de ARN se encuentran en mamíferos, plantas, bacterias y virus. Estos últimos eventos de edición implican menos modificaciones, inserciones y deleciones de nucleótidos que los eventos dentro del cinetoplasto.ADN, pero aún tienen una gran importancia biológica para la expresión génica y su regulación. [31]
La telomerasa utiliza una plantilla de ARN incorporada para mantener los extremos de los cromosomas [ editar ]
La telomerasa es una enzima presente en todos los núcleos eucariotas que sirve para mantener los extremos del ADN lineal en los cromosomas lineales del núcleo eucariota, mediante la adición de secuencias terminales que se pierden en cada ronda de replicación del ADN. Antes de que se identificara la telomerasa, su actividad se predijo sobre la base de una comprensión molecular de la replicación del ADN, lo que indicaba que las ADN polimerasas conocidas en ese momento no podían replicar el extremo 3 'de un cromosoma lineal, debido a la ausencia de una hebra molde. . Se demostró que la telomerasa es una enzima ribonucleoproteína que contiene un componente de ARN que sirve como hebra molde y un componente de proteína que tiene transcriptasa inversa.actividad y agrega nucleótidos a los extremos del cromosoma utilizando la plantilla interna de ARN. [32]
El ARN ribosómico cataliza la formación de enlaces peptídicos [ editar ]
Durante años, los científicos habían trabajado para identificar qué proteína (s) dentro del ribosoma eran responsables de la función de la peptidil transferasa durante la traducción , porque el enlace covalente de aminoácidos representa una de las reacciones químicas más importantes en toda la biología. Estudios bioquímicos cuidadosos demostraron que las grandes subunidades ribosomales muy desproteinizadas aún podrían catalizar la formación de enlaces peptídicos, lo que implica que la actividad buscada podría residir en el ARN ribosómico en lugar de en las proteínas ribosómicas. Los biólogos estructurales, utilizando cristalografía de rayos X , localizaron el centro de la peptidil transferasa del ribosoma en una región altamente conservada de la subunidad grande del ARN ribosómico.(ARNr) que se encuentra en el lugar dentro del ribosoma donde se unen los extremos del ARNt que contienen aminoácidos, y donde no hay proteínas presentes. Estos estudios llevaron a la conclusión de que el ribosoma es una ribozima . Las secuencias de ARNr que componen el sitio activo ribosómico representan algunas de las secuencias más conservadas del mundo biológico. Juntas, estas observaciones indican que la formación de enlaces peptídicos catalizada por ARN fue una característica del último ancestro común de todas las formas de vida conocidas. [33]
La selección combinatoria de moléculas de ARN permite la evolución in vitro [ editar ]
Se inventaron métodos experimentales que permitieron a los investigadores utilizar poblaciones grandes y diversas de moléculas de ARN para llevar a cabo experimentos moleculares in vitro que utilizaron poderosas estrategias de replicación selectiva utilizadas por los genetistas y que equivalen a la evolución en el tubo de ensayo. Estos experimentos se han descrito utilizando diferentes nombres, los más comunes de los cuales son "selección combinatoria", "selección in vitro" y SELEX (para la evolución sistemática de ligandos por enriquecimiento exponencial). Estos experimentos se han utilizado para aislar moléculas de ARN con una amplia gama de propiedades, desde la unión a proteínas particulares hasta la catalización de reacciones particulares y la unión de ligandos orgánicos de bajo peso molecular. Tienen la misma aplicabilidad para dilucidar interacciones y mecanismos que son propiedades conocidas de moléculas de ARN de origen natural para aislar moléculas de ARN con propiedades bioquímicas que no se conocen en la naturaleza. Al desarrollar tecnología de selección in vitro para ARN, se establecieron sistemas de laboratorio para sintetizar poblaciones complejas de moléculas de ARN y se utilizaron junto con la selección de moléculas con actividades bioquímicas especificadas por el usuario y esquemas in vitro para la replicación del ARN. Estos pasos pueden verse como (a) mutación , (b) selección y (c) replicación. Juntos, entonces, estos tres procesos permiten la evolución molecular in vitro . [34]
2001 - presente [ editar ]
Muchos elementos de ADN móviles utilizan un intermedio de ARN [ editar ]
Se encuentran elementos genéticos transponibles (transposones) que pueden replicarse mediante la transcripción en un intermedio de ARN que posteriormente se convierte en ADN mediante transcriptasa inversa. Estas secuencias, muchas de las cuales probablemente estén relacionadas con retrovirus, constituyen gran parte del ADN del núcleo eucariota, especialmente en las plantas. La secuenciación genómica muestra que los retrotransposones constituyen el 36% del genoma humano y más de la mitad del genoma de los principales cultivos de cereales (trigo y maíz). [35]
Los ribosconmutadores se unen a metabolitos celulares y controlan la expresión génica [ editar ]
Los segmentos de ARN, típicamente incrustados dentro de la región 5 'sin traducir de un gran número de moléculas de ARNm bacteriano, tienen un efecto profundo sobre la expresión génica a través de un mecanismo no descubierto previamente que no involucra la participación de proteínas. En muchos casos, los riboswitches cambian su estructura plegada en respuesta a las condiciones ambientales (por ejemplo, temperatura ambiente o concentraciones de metabolitos específicos), y el cambio estructural controla la traducción o estabilidad del ARNm en el que está incrustado el riboswitch. De esta forma, la expresión génica se puede regular de forma espectacular a nivel postranscripcional. [36]
Pequeñas moléculas de ARN regulan la expresión génica mediante el silenciamiento génico postranscripcional [ editar ]
Otro mecanismo previamente desconocido por el cual las moléculas de ARN están involucradas en la regulación genética se descubrió en la década de 1990. Las pequeñas moléculas de ARN denominadas microARN (miARN) y el ARN de interferencia pequeño (ARNip) abundan en las células eucariotas y ejercen un control postranscripcional sobre la expresión del ARNm. Funcionan uniéndose a sitios específicos dentro del ARNm e induciendo la escisión del ARNm a través de una vía de degradación del ARN asociada al silenciamiento específico. [37]
El ARN no codificante controla los fenómenos epigenéticos [ editar ]
Además de sus funciones bien establecidas en la traducción y el corte y empalme, se ha descubierto recientemente que los miembros de las familias de ARN no codificantes (ncRNA) funcionan en la defensa del genoma y la inactivación de los cromosomas. Por ejemplo, los ARN que interactúan con piwi (piARN) previenen la inestabilidad del genoma en las células de la línea germinal, mientras que Xist (transcripción específica inactiva de X) es esencial para la inactivación del cromosoma X en mamíferos. [38]
Premios Nobel en biología del ARN [ editar ]
| Nombre | fechas | Premios |
|---|---|---|
| Altman, Sidney | nacido en 1939 | Premio Nobel de Química 1989 |
| Baltimore, David | nacido en 1938 | 1975 Premio Nobel de Fisiología o Medicina |
| Barré-Sinoussi, Françoise | nacido en 1947 | Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2008 |
| Blackburn, Elizabeth | nacido en 1948 | Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2009 |
| Brenner, Sídney | nacido en 1927 | 2002 Premio Nobel de Fisiología o Medicina |
| Cech, Thomas | nacido en 1947 | Premio Nobel de Química 1989 |
| Crick, Francis | 1916-2004 | 1962 Premio Nobel de Fisiología o Medicina |
| Dulbecco, Renato | 1914–2012 | 1975 Premio Nobel de Fisiología o Medicina |
| Fuego, andrew | nacido 1959 | Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2006 |
| Gilbert, Walter | nacido en 1932 | Premio Nobel de Química 1980 |
| Greider, Carol | nacido 1961 | Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2009 |
| Holley, Robert | 1922–1993 | 1968 Premio Nobel de Fisiología o Medicina |
| Jacob, François | 1920-2013 | 1965 Premio Nobel de Fisiología o Medicina |
| Khorana, H. Gobind | 1922-2011 | 1968 Premio Nobel de Fisiología o Medicina |
| Klug, Aaron | nacido en 1926 | Premio Nobel de Química 1982 |
| Kornberg, Roger | nacido en 1947 | Premio Nobel de Química 2006 |
| Mello, Craig | nacido 1960 | Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2006 |
| Monod, Jacques | 1910-1976 | 1965 Premio Nobel de Fisiología o Medicina |
| Montagnier, Luc | nacido en 1932 | Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2008 |
| Nirenberg, Marshall | 1927-2010 | 1968 Premio Nobel de Fisiología o Medicina |
| Ochoa, Severo | 1905-1993 | 1959 Premio Nobel de Fisiología o Medicina |
| Temin, Howard | 1934–1994 | 1975 Premio Nobel de Fisiología o Medicina |
| Ramakrishnan, Venkatraman | nacido 1952 | Premio Nobel de Química 2009 |
| Roberts, Richard | nacido en 1943 | 1993 Premio Nobel de Fisiología o Medicina |
| Sharp, Philip | nacido en 1944 | 1993 Premio Nobel de Fisiología o Medicina |
| Steitz, Thomas | 1940-2018 | Premio Nobel de Química 2009 |
| Szostak, Jack | nacido 1952 | Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2009 |
| Todd, Alexander | 1907-1997 | 1957 Premio Nobel de Química |
| Watson, James | nacido en 1928 | 1962 Premio Nobel de Fisiología o Medicina |
| Wilkins, Maurice | 1916-2004 | 1962 Premio Nobel de Fisiología o Medicina |
| Yonath, Ada | nacido en 1939 | Premio Nobel de Química 2009 |
Referencias [ editar ]
- ^ Diccionario Oxford de bioquímica y biología molecular. "Ácido nucleico del timo" , referencia de Oxford . Consultado el 21 de octubre de 2015.
- ^ Allen, FW (junio de 1941). "La bioquímica de los ácidos nucleicos, purinas y pirimidinas". Revisión anual de bioquímica . 10 (1): 221–244. doi : 10.1146 / annurev.bi.10.070141.001253 .
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- ^ Mandoli, Dina F. (1998). ¿Qué pasó con la acetabularia? Llevando un sistema modelo una vez clásico a la era de la genética molecular . Revista Internacional de Citología. 182 . págs. 1-67. doi : 10.1016 / S0074-7696 (08) 62167-1 . ISBN 978-0-12-364586-9.
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