El ARN es las siglas para el ácido ribonucleico. El ARN está presente en la célula en varias formas incluyendo el ARN de mensajero (mRNA), el ARN de la transferencia (tRNA), y el ARN ribosomal (rRNA). 3 bases en un mRNA ordenan cada uno codifican los aminoácidos, que cuando la síntesis con otros 3 códigos o tríos bajos puede formar las proteínas.
Los ácidos nucléicos fueron descubiertos inicialmente de pus en las heridas abiertas (ricas en núcleos) 1868 o 1869 de Juan Friedrich Miescher (1844-1895), él llamó el “nuclein material” mientras que fue encontrado en el núcleo.
Nuclein más adelante se conocía como ácido nucléico después de que Miescher separara nucleins en una proteína y una molécula ácida en 1874.
Fue descubierto más adelante que las células procarióticas, que no tienen un núcleo, también contienen los ácidos nucléicos.
El papel del ARN en síntesis de la proteína había sido sospechado desde 1939, basado en los experimentos realizados por Torbjörn Oskar Caspersson&Torbjörn Caspersson, Jean Brachet y Gato Schultz.
Huberto Chantrenne aclaró el papel del mensajero desempeñado por RNA (también llamado mRNA) en la síntesis de proteínas en ribosoma.
ARN con sus bases nitrogenadas a la izquierda y la DNA a la derecha.
El ARN es un polímero con una espina dorsal de la ribosa y del fosfato y cuatro diversas bases: adenina, guanina, citosina, y uracilo. Los primeros tres son iguales que ésos encontrados en la DNA, pero en ARN el thymine es substituido por el uracilo como la base complementaria a la adenina. Esta base es también una pirimidina y es muy similar al thymine. El uracilo es enérgio menos costoso producir que el thymine, que puede explicar su uso en ARN. En la DNA, sin embargo, el uracilo es producido fácilmente por la degradación química de la citosina, así que tener thymine como la base normal repara la detección y de tales mutaciones incipientes más eficientes. Así, el uracilo es apropiado para el ARN, donde está importante la cantidad pero no es la vida útil, mientras que está apropiado el thymine para la DNA donde mantener secuencia con de alta fidelidad es más crítico.
Sin embargo, hay también bases numerosas y los azúcares modificados encontrados en ARN que sirven muchos diversos papeles. Pseudouridine (Ψ) y la timidina del nucleósido de la DNA se encuentran en varios lugares (especialmente en el bucle de TΨC de cada tRNA). Así, no está terminantemente correcto decir que el uracilo está encontrado en ARN en lugar del thymine. Otra base modificada notable es hipoxantina (una base deaminated de la guanina cuyo nucleótido se llama Inosine). La inosina desempeña un papel dominante en la hipótesis del giro excéntrico del código genético. Hay casi 100 otras bases modificadas naturales, cuyo pseudouridine y 2 ' - O-methylribose es en gran medida el más común. El papeles específica de muchas de estas modificaciones en ARN no se entienden completamente. Sin embargo, es notable que en ARN ribosomal, muchas de las modificaciones poste-de translación ocurren en regiones altamente funcionales, tales como el centro peptidil de la transferasa y el interfaz de la subunidad, deduciendo que son importantes para la función normal.
Uno en una serie de las ilustraciones interactivas que demuestran principios de dinámicas moleculares creadas por Zack Booth Simpson y Mina-Control en 2006. Los participantes revelaron fuertemente una molécula simulada del ARN y la miraron espontáneamente refold por emparejar bajo.
La característica estructural más importante del ARN, de hecho la única diferencia constante entre los dos ácidos nucléicos, que la distingue de la DNA es la presencia de un grupo de hidróxido en los 2 ' - posición del azúcar de la ribosa. La presencia de este grupo funcional hace cumplir la conformación endo del azúcar de C3'- (en comparación con la conformación endo de C2'- del azúcar del deoxyribose en la DNA) esa las causas la hélice para adoptar la geometría de la Uno-forma algo que la B-forma observó lo más comúnmente posible en la DNA. Este resultado en un surco importante muy profundo y estrecho y un surco de menor importancia bajo y ancho. Una segunda consecuencia de la presencia de los 2 ' - el grupo de hidróxido está ése en regiones conformationally flexibles de una molécula del ARN (es decir, no implicado en la formación de una hélice doble), él puede químicamente atacar el enlace adyacente del phosphodiester para hender la espina dorsal.
Comparación con la DNA
Desemejante de la DNA, el ARN es casi siempre una molécula de una sola fila y tiene un encadenamiento mucho más corto de nucleótidos. El ARN contiene la ribosa, algo que el deoxyribose encontrado en la DNA (no hay grupo de hidróxido asociado al anillo de la pentosa en la ' posición los 2 mientras que el ARN tiene dos grupos de hidróxido). Estos grupos de hidróxido hacen el establo del ARN menos que la DNA porque es una hidrólisis más propensa. Varios tipos de ARN (tRNA, rRNA) contienen mucha de estructura secundaria, que ayudan a promover estabilidad.
Como la DNA, la mayoría del RNAs biológicamente activo incluyendo tRNA, el rRNA, los snRNAs y la otra no-codificación RNAs (tal como el SRP RNAs) son extensivamente bajos emparejados a las hélices trenzadas doble de la forma. El análisis estructural de estos RNAs ha revelado que no son, “de una sola fila” pero estructurado algo altamente. Desemejante de la DNA, esta estructura apenas no se limita a las hélices double-stranded largas sino algo a las colecciones de hélices cortas pila de discos juntas en las estructuras relacionadas con las proteínas. De este modo, RNAs puede alcanzar catálisis química, como las enzimas. Por ejemplo, la determinación de la estructura del ribosoma en 2000 reveló que el sitio activo de esta enzima que catalice la formación del enlace de péptido está compuesto enteramente del ARN.
Síntesis
La síntesis del ARN es catalizada generalmente por una enzima - polimerasa de ARN, usando la DNA como modelo. El lanzamiento de la síntesis comienza con el atascamiento de la enzima a una secuencia del promotor en la DNA (encontrada generalmente “contra la corriente” de un gene). La hélice doble de la DNA es desenrollada por la actividad del helicase de la enzima. La enzima entonces progresa a lo largo del hilo del modelo en el 3’ - > la dirección 5’, sintetizando una molécula complementaria del ARN con el alargamiento que ocurre en el 5’ - > la dirección 3’. La secuencia de la DNA también dicta donde ocurrirá el fin de la síntesis del ARN.
Hay también un número de polimerasas de ARN ARN-dependientes también que utilizan el ARN como su modelo para la síntesis de un nuevo hilo del ARN. Por ejemplo, un número de virus del ARN (tales como virus de la polio) utilizan este tipo de enzima para replegar su material genético. También, se sabe que las polimerasas de ARN ARN-dependientes están requeridas para el camino de interferencia del ARN en muchos organismos.
El ARN de mensajero es el ARN que lleva la información de la DNA a los sitios del ribosoma de la síntesis de la proteína en la célula. Una vez que el mRNA se ha transcrito de la DNA, se exporta del núcleo en el citoplasma (en eucariotas el mRNA “se procesa” antes de ser exportada), donde está limitada a los ribosomas y traducida a su forma correspondiente de la proteína con la ayuda de tRNA. Después de una cantidad determinada de tiempo el mensaje degrada en sus nucleótidos componentes, generalmente con la ayuda de las polimerasas de ARN.
El ARN de la transferencia es un pequeño encadenamiento del ARN de cerca de 74-95 nucleótidos que transfiere un aminoácido específico a un encadenamiento creciente del polipéptido en el sitio ribosomal de la síntesis de la proteína durante la traducción. Tiene sitios para la conexión del aminoácido y una región del anticodón para el reconocimiento del codón que ata a una secuencia específica en el encadenamiento del ARN de mensajero con la vinculación del hidrógeno. Es un tipo de ARN de la no-codificación.
El ARN Ribosomal es un componente de los ribosomas, las fábricas sintetizadas de la proteína en la célula. Los ribosomas eucarióticos contienen cuatro diversas moléculas del rRNA: rRNA 18S, 5.8S, 28S, y 5S. Tres de las moléculas del rRNA se sintetizan en el nucleolo, y uno se sintetiza a otra parte. las moléculas del rRNA son extremadamente abundantes y componen por lo menos el 80% de las moléculas del ARN encontradas en una célula eucariótica típica.
En el citoplasma, la cosechadora ribsomal del ARN y de la proteína para formar una nucleoproteína llamó un ribosoma. El ribosoma ata el mRNA y realiza síntesis de la proteína. Varios ribosomas se pueden asociar a un solo mRNA en cualquier momento.
Los genes del ARN (designados a veces el ARN de la no-codificación o el pequeño ARN) son los genes que codifican el ARN que no se traduce a una proteína. Los ejemplos más prominentes de los genes del ARN son ARN de la transferencia (tRNA) y el ARN ribosomal (rRNA), que están implicados en curso de traducción. Sin embargo, desde el finales de los 90, se han encontrado muchos nuevos genes del ARN, y los genes del ARN pueden desempeñar así un papel mucho más significativo que pensaron previamente.
En el finales de los 90 y principios de el 2000, tiene sido evidencia persistente de una transcripción más compleja que ocurre en células mamíferas (y posiblemente otras). Esto podía señalar hacia un uso más extenso del ARN en biología, determinado en la regulación del gene. Una clase determinada de ARN de la no-codificación, ARN micro, se ha encontrado en muchos metazoans (de los elegans de Caenorhabditis a lossapiens del homo) y desempeña claramente un papel importante en la regulación de otros genes.
Primero propuesto en 2004 por Rassoulzadegan y publicado en la naturaleza 2006 [2], el ARN se implica como siendo parte del germline. Si estuvo confirmado, este resultado alteraría perceptiblemente la actual comprensión de la genética y llevaría a muchos la pregunta sobre papeles e interacciones de DNA-RNA.
Aunque el ARN contenga solamente cuatro bases, con respecto a los veinte aminoácidos encontrados comúnmente en proteínas, alguÌn RNAs pueden todavía catalizar reacciones químicas. Éstos incluyen el corte y la ligadura de otras moléculas del ARN y también de la catálisis de la formación del enlace de péptido en el ribosoma.
ARN Double-stranded
El ARN Double-stranded (o el dsRNA) es ARN con dos hilos complementarios, similares a la DNA encontrada en todas las células “más altas”. el dsRNA forma el material genético de algunos virus. En eucariotas, actúa como disparador para iniciar el proceso de interferencia del ARN y es presente como paso de progresión intermedio en la formación de siRNAs (pequeño RNAs de interferencia). los siRNAs se confunden a menudo con los miRNAs; los siRNAs son double-stranded, mientras que los miRNAs son de una sola fila. Aunque sea solo trenzado inicialmente haya regiones de asociación intramolecular que causan las estructuras de la horquilla en pre-miRNAs; miRNAs no maduros. Muy recientemente, el dsRNA se ha encontrado para inducir la expresión de gene en el nivel transcriptivo, un fenómeno nombrado “activación inducida pequeño ARN RNAa del gene”. Tal dsRNA se llama “pequeño ARN que activa (saRNA)”.
Hipótesis del mundo del ARN
Artículo principal: La hipótesis del mundo del ARN la hipótesis del mundo del ARN propone que las formas más tempranas de vida confiaran en el ARN para llevar la información genética (como la DNA ahora hace) y para catalizar reacciones bioquímicas como una enzima. Según esta hipótesis, los descendientes de estos lifeforms tempranos integraron gradualmente la DNA y las proteínas en su metabolismo.
Estructuras secundarias del ARN
La forma funcional de solas moléculas trenzadas del ARN (como las proteínas) requiere con frecuencia una estructura terciaria específica. El andamio para esta estructura es proporcionado por los elementos estructurales secundarios que son enlaces de hidrógeno dentro de la molécula. Esto lleva a varios “dominios reconocibles” de la estructura secundaria como bucles de horquilla, bombeos y bucles internos. La estructura secundaria de las moléculas del ARN puede ser predicha de cómputo calculando la estructura mínima de las energías libres (MFE) para todas las diversas combinaciones de bondings y de dominios del hidrógeno. Ha habido una cantidad significativa de investigación dirigida en el problema de la predicción de la estructura del ARN.
Las herramientas en línea para la predicción de la estructura de MFE de solas secuencias son proporcionadas por MFOLD y RNAfold.
Los estudios comparativos de las estructuras conservadas del ARN son más exactos y proporcionan a la información evolutiva. Las herramientas en línea de cómputo razonables y exactas para el plegamiento de la alineación son proporcionadas por KNetFold, RNAalifold y Pfold.
Un conjunto de los programas de la predicción de la estructura del ARN está también disponible para Windows: RNAstructure.
Una base de datos de las secuencias del ARN y de las estructuras secundarias está disponible de Rfam, análisis y las conexiones a las herramientas de análisis del ARN están disponibles de Wikiomics.
Análisis del ARN en la investigación de la biología molecular
El ARN es analizado y trabajado encendido en laboratorios por los métodos llamados los protocolos de RNA.
Referencias en el ARN
`Fiers W del † del â y otros, nucleótido-secuencia completa de estructura primaria y secundaria del bacteriófago MS2-RNA - del gene del replicase, naturaleza, 260, 500-507, 1976
`Rassoulzadegan M., y otros naturaleza, doi del † del â: 10.1038/nature04674, 2006
