ARN mensajero para niños
El ARN mensajero o ARNm es como un mensajero especial dentro de nuestras células. Su trabajo principal es llevar las instrucciones genéticas desde el ADN, que está en el núcleo de la célula, hasta los ribosomas en el citoplasma. Estas instrucciones le dicen a la célula cómo construir una proteína específica, indicando el orden exacto en que deben unirse los aminoácidos.
A diferencia del ADN, que tiene dos cadenas, el ARNm es una sola cadena. En las células más complejas (llamadas eucariotas), la mayoría de los ARNm llevan información para una sola proteína. Sin embargo, en organismos más simples (llamados procariotas), un solo ARNm puede contener instrucciones para varias proteínas.
Contenido
¿Cómo se prepara el ARN mensajero?
El ARNm que se forma justo después de ser copiado del ADN se llama ARN precursor o pre-ARNm. Este ARN no está listo para usarse de inmediato. Necesita pasar por un proceso de "maduración" o "procesamiento" para activarse. Durante este proceso, se le quitan algunas partes, se le añaden otras y se modifican algunas de sus piezas.
El procesamiento del ARNm en células eucariotas
En las células eucariotas, el procesamiento del ARNm es un proceso con varias etapas importantes:
Protección con una "caperuza"
Al principio, se añade una estructura especial llamada "caperuza" o "casquete" en uno de los extremos del ARNm (el extremo 5'). Esta caperuza es como un gorrito protector hecho de una molécula modificada de guanina. Es muy importante porque ayuda a que el ribosoma reconozca el ARNm y lo use para construir proteínas. También ayuda a que el ARNm sea más estable y no se rompa fácilmente.
La "cola" de poli-A
Después, se añade una "cola" larga de adeninas (llamada cola poli-A) en el otro extremo del ARNm (el extremo 3'). Esta cola actúa como un escudo, protegiendo al ARNm de ser destruido y aumentando su tiempo de vida en la célula. Así, la célula puede producir más cantidad de la proteína que necesita.
Eliminación de intrones (splicing)
En las células eucariotas, el ARNm precursor tiene secciones que no codifican proteínas, llamadas intrones. Estas secciones deben ser eliminadas. El proceso de quitar los intrones y unir las partes que sí codifican (llamadas exones) se conoce como splicing o "corte y empalme". A veces, un mismo ARNm precursor puede cortarse y empalmarse de diferentes maneras. Esto permite que un solo gen pueda dar origen a varias proteínas distintas, un proceso llamado splicing alternativo.
El viaje final del ARNm
Una vez que el ARNm está maduro, sale del núcleo de la célula y viaja al citosol (la parte líquida de la célula). Allí, se une a los ribosomas, que son las "fábricas" encargadas de construir las proteínas. Después de un tiempo, el ARNm se descompone en sus componentes básicos, listo para que la célula pueda reciclar sus piezas.
El procesamiento del ARNm en células procariotas
En las células procariotas, el proceso es más sencillo. El ARNm no necesita pasar por un proceso de maduración complejo: no se le añade caperuza ni cola, y no tiene intrones que eliminar. Además, como las células procariotas no tienen un núcleo definido, el ARNm no tiene que salir de él; la construcción de proteínas puede empezar incluso mientras el ARNm se está formando.
Tipos de ARNm: monocistrónicos y policistrónicos
- ARNm monocistrónico: Este tipo de ARNm solo tiene una señal de inicio para la construcción de proteínas. Por lo tanto, solo produce una única proteína. Es el tipo más común en las células eucariotas.
- ARNm policistrónico: Este ARNm tiene varias señales de inicio. Esto significa que puede dar lugar a la producción de varias proteínas diferentes a partir de una sola molécula de ARNm. Es común en las células procariotas.
¿Cómo se lee la información del ARNm?
Una vez que el ARNm está listo, la información que contiene se usa para construir una proteína. La forma en que se copia el ADN al ARNm es como si un mensaje escrito a mano se pasara a máquina: el mensaje y su forma no cambian mucho, y los símbolos que se usan son muy parecidos.
¿Por qué se transporta ARNm en lugar de proteínas?
Transportar ARNm en lugar de proteínas ya hechas tiene varias ventajas para una célula:
- Se ahorra energía, porque de una sola molécula de ARNm se pueden producir muchas proteínas.
- El ARNm puede evitar que las proteínas actúen antes de llegar a su lugar correcto.
- La producción de proteínas en un lugar específico ayuda a que se formen complejos grandes de moléculas.
- Las proteínas recién hechas pueden tener propiedades diferentes a las que ya existen.
- La célula puede controlar mejor cuándo y dónde se producen las proteínas.
Por ejemplo, el ARNm puede ser enviado a lugares específicos de la célula y activarse para producir proteínas solo cuando se necesita, como en respuesta a ciertas señales.
Relación entre la cantidad de ARNm y la proteína
Los científicos han estudiado la relación entre la cantidad de ARNm y la cantidad de proteína que se produce en organismos como la levadura Saccharomyces cerevisiae. Han descubierto que, aunque el ARNm lleva las instrucciones, la cantidad de ARNm no siempre predice exactamente cuánta proteína se va a producir. Hay otros factores que influyen en este proceso.
Regulación del ARNm en células de mamíferos
Las células de mamíferos controlan cuidadosamente cuánto tiempo dura el ARNm antes de ser degradado. Esto es importante porque permite a la célula ajustar rápidamente la cantidad de proteínas que necesita en un momento dado. Si la célula necesita más de una proteína, el ARNm que la codifica puede durar más tiempo. Si necesita menos, el ARNm se degrada más rápido.
Existen muchas proteínas que ayudan a degradar el ARNm. Estas proteínas se agrupan en lugares especiales del citoplasma llamados "cuerpos de procesamiento" (P-bodies). Curiosamente, el ARNm puede salir de estos cuerpos y volver a los ribosomas para producir más proteínas si es necesario.
También hay pequeños ARNs que no codifican proteínas, como los micro ARN y los ARN de interferencia, que ayudan a controlar la cantidad de ARNm y, por lo tanto, la cantidad de proteínas que se producen.
Problemas relacionados con el ARNm
Cuando hay errores en el proceso de splicing del ARNm, pueden surgir problemas de salud. Se calcula que alrededor del 15% de las enfermedades hereditarias se deben a cambios en las secuencias que indican dónde deben cortarse y unirse los exones y los intrones.
Por ejemplo, en una enfermedad de la sangre llamada beta-talasemia, los cambios en estas secuencias pueden llevar a que el ARNm produzca proteínas incompletas o que no funcionan bien. Otro ejemplo es el progeria de Hutchinson-Gilford, una enfermedad que causa envejecimiento prematuro. En este caso, un error en el splicing del ARNm de un gen específico produce una proteína con una parte faltante, lo que afecta la estructura del núcleo de la célula.
Usos del ARNm en la ciencia
El descubrimiento de la tecnología de los "microarrays" ha sido muy importante para estudiar el ARNm. Los microarrays permiten a los científicos medir los niveles de miles de ARNm al mismo tiempo. Esto ayuda a entender qué genes están activos en una célula, tejido u órgano en un momento dado.
Microarrays de doble canal
Los microarrays de doble canal, también llamados de "dos colores", permiten comparar dos muestras diferentes en un solo dispositivo. Cada muestra se marca con un color diferente, y así se pueden ver las diferencias en los niveles de expresión de los genes entre ellas. Esta tecnología es muy útil en la investigación de enfermedades y en estudios con animales y plantas.
Aunque hay muchos microarrays disponibles para diferentes especies, su diseño depende de la información genética disponible en bases de datos. Solo los genomas de unas pocas especies han sido completamente secuenciados y están disponibles públicamente. Sin embargo, se pueden diseñar microarrays para muchas más especies si se tienen sus secuencias genómicas.
Véase también
En inglés: Transcription (genetics) Facts for Kids
- Ácido ribonucleico ribosómico
- ARN de transferencia
- codón
- transcripción genética
