ARN no codificante para niños
Un ARN no codificante (también conocido como ncRNA) es una molécula especial de ARN que tiene funciones importantes en las células, pero que no se convierte en una proteína. A diferencia del ARN mensajero, que lleva las instrucciones para construir proteínas, el ARN no codificante trabaja de otras maneras.
A veces, a los ARN no codificantes en bacterias se les llama sRNA (por sus siglas en inglés, que significan "ARN pequeño"). La parte del ADN de donde se copia un ARN no codificante se llama a menudo un gen de ARN no codificante.
Existen muchos tipos de ARN no codificantes, y algunos son muy conocidos y esenciales, como el ARN de transferencia (tRNA) y el ARN ribosomal (rRNA). También hay otros como los snoRNAs, microARNs, siRNAs y piRNAs. Además, existen ncRNAs largos, como Xist y HOTAIR.
No se sabe exactamente cuántos ncRNAs hay en el genoma humano, pero estudios recientes sugieren que podrían ser miles. La función de muchos de los ncRNAs descubiertos recientemente aún se está investigando.
Contenido
¿Cómo se descubrieron los ARN no codificantes?
Los ácidos nucleicos, que incluyen el ADN y el ARN, fueron descubiertos por primera vez en 1868 por Friedrich Miescher. Para 1939, ya se sabía que el ARN estaba involucrado en la síntesis de proteínas, es decir, en la fabricación de proteínas.
Más tarde, en 1965, se caracterizó el primer ARN no codificante: un tRNA de alanina encontrado en la levadura de panadería. Para estudiar este tRNA, los científicos, liderados por Robert W. Holley, tuvieron que usar 140 kilogramos de levadura para obtener solo un gramo de tRNA purificado. Este tRNA, que tiene 80 nucleótidos, fue el primero en ser secuenciado. Su estructura, que se parece a un trébol, fue confirmada en 1974 gracias a la cristalografía de rayos X.
Después del tRNA, se descubrió el ARN ribosomal, y a principios de los años 80, los UARN. Desde entonces, se han encontrado muchos más ARN no codificantes, como los snoRNAs, Xist y CRISPR. Otros descubrimientos importantes incluyen los Riboswitches y los miARN. El mecanismo de acción de los miARN fue descubierto por Craig C. Mello y Andrew Fire, quienes ganaron el Premio Nobel de Medicina en 2006 por este hallazgo.
¿Qué hacen los ARN no codificantes en la biología?
Los ARN no codificantes son muy diversos y participan en muchísimos procesos dentro de las células. Algunos son vitales y se encuentran en casi todas las formas de vida, mientras que otros son más específicos de ciertas especies. Se cree que los ncRNAs más antiguos son como "fósiles moleculares" de las primeras formas de vida.
El papel de los ncRNAs en la fabricación de proteínas
Muchos ncRNAs esenciales están involucrados en la traducción, que es el proceso de convertir las instrucciones genéticas en proteínas. Los ribosomas son como "fábricas" en la célula donde ocurre la traducción. Un ribosoma está compuesto en más del 60% por ARN ribosomal, que son ncRNAs. Estos ARNs ribosomales ayudan a que la traducción ocurra.
Otro tipo de ncRNA, el ARN de transferencia, actúa como un "adaptador" entre el ARN mensajero y las proteínas. Los snoARNs (H/ACA box y C/D box) y la ARNasa MRP son ncRNAs que ayudan a que el ARN ribosomal madure correctamente. La RNasa P, otro ncRNA muy común, ayuda a madurar los tARNs.
Además, existe un complejo llamado SRP que reconoce y ayuda a transportar nuevas proteínas a su lugar correcto en la célula. En las bacterias, el ARN mensajero de transferencia (tmRNA) ayuda a "rescatar" ribosomas que se han quedado atascados y a marcar proteínas incompletas para su eliminación.
ncRNAs en el "empalme" del ARN
En las células eucariotas (como las nuestras), el espliceosoma es un complejo que realiza el "empalme" del ARN. Este proceso es crucial para eliminar las partes no necesarias (llamadas Intrones) de un ARN, formando así un mARN maduro. El espliceosoma está compuesto en gran parte por ncRNAs, como U1, U2, U4, U5 y U6.
Algunos intrones pueden incluso eliminarse a sí mismos de las transcripciones, un proceso llamado auto-empalme. Estos ncRNAs catalizan su propia eliminación de los precursores de mARN, tARN y rARN en muchos organismos.
En mamíferos, se ha descubierto que los snoARNs pueden regular cómo se empalma el ARNm. Por ejemplo, el snoARN HBII-52 controla el empalme de un receptor importante en el cerebro.
ncRNAs en la regulación de los genes
La actividad de miles de genes es controlada por los ncRNAs. Esta regulación puede ocurrir de dos maneras: a distancia (trans) o cerca (cis).
ncRNAs que actúan a distancia (trans-acting)
En organismos más complejos, los microARNs regulan la actividad de los genes. Un solo microARN puede reducir la cantidad de muchas proteínas diferentes. Lo hacen uniéndose a partes específicas del ARN mensajero, lo que generalmente impide que se produzca la proteína.
También se ha visto que el ncRNA 7SK ARN regula negativamente un factor importante para la producción de ARN en las células. En bacterias, el 6S ARN se une a una enzima clave (ARN polimerasa) para controlar la expresión de genes en ciertas etapas de crecimiento. Otro ncRNA bacteriano, el OxyS ARN, detiene la producción de proteínas al bloquear la unión de los ribosomas.
ncRNAs que actúan cerca (cis-acting)
Algunos ncRNAs se encuentran en las regiones iniciales de los genes que producen proteínas y afectan su actividad de varias maneras. Por ejemplo, un riboswitch es una parte del ARN que puede unirse directamente a una molécula pequeña y, al hacerlo, cambia la actividad del gen.
Existen también secuencias de ARN llamadas "líderes" que se encuentran al principio de los genes que producen aminoácidos. Estas secuencias pueden formar diferentes estructuras que controlan si el gen se activa o no, dependiendo de la cantidad de aminoácidos disponibles.
Los IRE (Elementos de respuesta al hierro) son otras secuencias de ARN que se unen a proteínas (IRP) para controlar el metabolismo del hierro. Cuando hay poco hierro, estas proteínas se unen al IRE y detienen la producción de proteínas relacionadas con el hierro.
Los IRES (sitios de entrada internos de los ribosomas) son estructuras de ARN que permiten que la traducción de una proteína comience en medio de una secuencia de ARN mensajero, no solo al principio.
ncRNAs y la protección del genoma
Los piARNs (ARNs Piwi-interactivos) se encuentran en ciertas células y trabajan con proteínas Piwi para detener la actividad de elementos genéticos móviles (como los retrotransposones) que podrían dañar el ADN. Esto es especialmente importante en las células que forman los espermatozoides.
El sistema CRISPR (Repeticiones Palindrómicas Cortas Agrupadas y Regularmente Interespaciadas) es un mecanismo de defensa en muchas bacterias y arqueas. Las secuencias de CRISPR pueden derivar de infecciones de virus anteriores y ayudan a las células a protegerse de futuras infecciones.
ncRNAs y la estructura de los cromosomas
La telomerasa es una enzima que contiene ARN y que añade secuencias repetidas de ADN a los extremos de los cromosomas (llamados telómeros). Los telómeros protegen los cromosomas y la telomerasa ayuda a mantener su longitud, ya que se acortan con cada división celular.
Xist es un ncRNA largo que se encuentra en los cromosomas X de los mamíferos placentarios. Este ARN es clave para el proceso de inactivación de uno de los cromosomas X en las hembras, lo que ayuda a equilibrar la cantidad de genes activos entre machos y hembras.
ARN Bifuncional
Los ARNs bifuncionales son moléculas de ARN que tienen dos funciones diferentes. La mayoría de los que se conocen son ARNs mensajeros que también actúan como ncRNAs. Sin embargo, también hay ncRNAs que tienen dos funciones distintas como ncRNAs. Por ejemplo, algunos snoARNs también pueden actuar como miARNs.
Dos ejemplos conocidos de ARNs bifuncionales son el SgrS ARN y el ARNIII.
ncRNAs y las enfermedades
Al igual que con las proteínas, si los ncRNAs no funcionan correctamente o si hay un desequilibrio en su cantidad, pueden causar diversas enfermedades.
Cáncer
Muchos ncRNAs muestran patrones de actividad anormales en los tejidos con cáncer. Esto incluye miARNs, ncRNAs largos, y el ARN telomerasa. Los miARNs regulan muchos genes, y el ARN telomerasa es vital para la telomerasa, que mantiene los extremos de los cromosomas.
Se ha visto que ciertas variaciones en los miARNs pueden estar relacionadas con el riesgo de desarrollar algunos tipos de cáncer, como la leucemia o el cáncer de mama.
Síndrome de Prader-Willi
La falta de una parte específica de los snoRNAs llamada SNORD116 se ha identificado como la causa principal del síndrome de Prader-Willi. Este síndrome es un trastorno del desarrollo que se asocia con problemas de aprendizaje y una tendencia a comer en exceso.
Autismo
Se ha encontrado que una duplicación de la región cromosómica que contiene el grupo de genes del ARN nucleolar pequeño SNORD115 está presente en aproximadamente el 5% de las personas con características autistas. Estudios en ratones con esta duplicación han mostrado comportamientos similares al autismo.
Hipoplasia cartílago-pelo
Las alteraciones en los ncRNAs llamados ARNasas MRP pueden causar hipoplasia cartílago-pelo. Esta es una enfermedad que se caracteriza por baja estatura, cabello escaso, problemas en los huesos y un sistema inmune debilitado. Es más común en algunas poblaciones, como los Amish y los finlandeses.
Enfermedad de Alzheimer
El ncRNA BACE1-AS se encuentra en niveles más altos en pacientes con Enfermedad de Alzheimer. Este ncRNA aumenta la cantidad de una proteína llamada BACE1, que a su vez contribuye a la formación de las placas que se acumulan en el cerebro de las personas con Alzheimer.
miR-96 y pérdida de audición
Variaciones en el miR-96 se han relacionado con una forma hereditaria de pérdida progresiva de la audición en humanos y ratones. Los ratones con ciertas mutaciones en este miR-96 pueden nacer completamente sordos, mientras que los humanos y ratones con una sola copia de la mutación pierden la audición gradualmente.
¿Cuál es la diferencia entre ARN funcional (fARN) y ncARN?
Algunas publicaciones usan el término fARN (ARN funcional) para describir cualquier región de ARN que tenga una función, ya sea que forme una molécula de ARN separada o sea parte de otra molécula. Por lo tanto, todo ncRNA es un fARN. Sin embargo, hay fARNs que no son ncRNAs, como los riboswitches o ciertas regiones reguladoras que son parte de un ARN mensajero.
Además, el término fARN también podría incluir el ARN mensajero, ya que este ARN es funcional al codificar proteínas. En resumen, aunque a veces se usan de forma similar, fARN es un término más amplio que ncARN.
Véase también
En inglés: Non-coding RNA Facts for Kids
- Estructura del ácido nucleico
- Ribozima
