ARN

Existen múltiples tipos de ARN, los que participan en funciones esenciales tales como la expresión génica, la síntesis de proteínas o actividades catalíticas. Aquí repasamos sus acciones principales y el comportamiento que tiene la molécula en el cuerpo.

Escrito y verificado por el biólogo Samuel Antonio Sánchez Amador.

Última actualización: 05 noviembre, 2020

El ADN, el polímero de la vida, ha sido estudiado en el ser humano en muchas oportunidades. Sin ir más lejos, el proyecto Genoma Humano terminó de secuenciar, en el año 2003, todos y cada uno de los genes. Con una friolera de 3200 millones de pares de bases y más de 20 000 genes, el ADN humano no deja indiferente a nadie. Pero existe algo más: el ARN.

Podemos encontrar en el centro de la vida este otro polímero que ha suscitado un poco menos de interés en la cultura general. ¿Conoces las características de esta molécula hermana al ADN? ¿Sabes cuáles son sus funciones? Si la respuesta es no, no te preocupes, pues aquí hacemos una extensa revisión.

Composición química del ARN

En primer lugar, podemos definir al ARN (ácido ribonucleico) como una macromolécula polinucleotídica monocatenaria que sigue una dirección de 5′ a 3′. Explicamos cada término en las siguientes líneas:

• Macromolécula: se trata de una molécula de gran tamaño, generada por la polimerización de subunidades más pequeñas. Estos tipos están compuestos por miles de átomos.
• Polinucleotídica: que está compuesto por varios nucleótidos. En siguientes apartados definimos este término.
• Monocatenaria: el ADN es una macromolécula bicatenaria, es decir, está conformada por dos cadenas dispuestas de forma antiparalela, lo que le otorga esa forma de doble hélice tan característica. Por otro lado, el ARN es de una sola cadena, es decir, es monocatenario.
• Dirección 5′ a 3′: la dirección en la que se lee la molécula de ARN. De nuevo, describimos este término en más profundidad en líneas posteriores.

Hemos cimentado las bases más sencillas del ARN en esta pequeña lista, pero aún nos queda mucha tela que cortar. La subunidad que compone al ARN, el nucleótido, requiere de una extensa explicación.

Los nucleótidos

Hemos introducido un término que no podemos pasar por alto: nucleótidos. Estas moléculas orgánicas son las subunidades de la vida, pues componen a las macromoléculas de ADN y ARN por igual. Portales divulgativos dividen la composición química de los nucleótidos en dos grandes bloques:

1. Nucleósido: una pentosa —un azúcar con cinco átomos de carbono, en este caso ribosa— y una base nitrogenada de naturaleza específica.
2. Grupo fosfato: ácido fosfórico de fórmula H₃PO_4.

Lo que otorga su nombre y especificidad a cada nucleótido son las bases nitrogenadas; unos compuestos orgánicos cíclicos con dos o más átomos de hidrógeno. No vamos a extendernos mucho más en este conglomerado químico, por lo que nos limitaremos a decir que se pueden distinguir los distintos tipos de bases en los siguientes grupos:

• Bases púricas: adenina (A) y guanina (G).
• Bases pirimidínicas: timina (T), citosina (C) y uracilo (U).

La adenina, la guanina y la citosina son comunes para el ADN y el ARN, mientras que la timina es única del ADN y el uracilo exclusivo del ARN. Así pues, en un pequeño resumen, el conglomerado nucleotídico para el ADN sería AGCT y la combinación para el ARN es la sigla AGCU. ¿Qué significa todo esto?

Si tenemos una secuencia tal: GAUUACA, podremos deducir que estamos ante un segmento de ARN que contiene siete nucleótidos —por el número de letras totales— colocados en el siguiente orden:

Guanina (G)-adenina (A)-uracilo (U)-uracilo (U)-adenina (A)-citosina (C)-adenina (A)

Es de esencial importancia conocer que el orden de los nucleótidos, tanto del ADN como del ARN, es la clave de todo proceso biológico. Así pues, las bases nitrogenadas nos permiten nombrar cada cadena de naturaleza genética en una nomenclatura global y estandarizada.

Estructura del ARN

Más allá de las bases nitrogenadas y los nucleótidos, el ARN se distribuye en el espacio tridimensional de ciertas formas que vemos necesario definir. Vamos a ello:

1. Estructura primaria del ARN: lo que hemos descrito en el apartado anterior. Se refiere a la ordenación de las bases nitrogenadas que definen a los nucleótidos, es decir, la lectura típica.
2. Estructura secundaria: el ARN puede plegarse sobre sí mismo en un plano y presentar bases apareadas en ciertas regiones, aportándole formas de esencial importancia en ciertos procesos. Algunos ejemplos de estas formaciones son los bucles internos, bucles en horquilla o las protuberancias.
3. Estructura terciaria: plegamiento complejo sobre la estructura secundaria, el que otorga al ARN su forma tridimensional.

Tipos de ARN

Una vez hemos desentrañado el conglomerado químico que supone la estructura de los nucleótidos y el ARN en sí mismo, es hora de sumergirnos en los tipos y funciones de esta macromolécula esencial. Portales profesionales, como el National Human Genome Research Institute (NIH), nos indican que existen tres tipos principales de ARN.

1. ARN ribosómico (ARNr)

Comenzamos con el más fácil de entender, pues el ARN ribosómico tiene una función esencial de naturaleza estructural. Como su propio nombre indica, forma parte de los ribosomas, unas partículas celulares situadas en el citoplasma de la célula, las que se encargan de la síntesis de proteínas.

El ARN es el material más predominante del ribosoma, pues supone un 60 % de él. El 40 % restante es proteico.

2. ARN mensajero (ARNm)

Entramos en terrenos un poco más complejos, pues este tipo de ARN tiene una función sofisticada y a la vez increíble: transfiere el código genético del ADN —presente en el núcleo celular— a los ribosomas, situados en el citoplasma. El proceso que involucra a este polímero tan importante es la transcripción.

Como rápido resumen podemos decir que la ARN polimerasa se encarga de sintetizar el ARN mensajero en base a una de las cadenas de ADN, en el sentido 5′ a 3′ antes descrito. Como el uracilo y la timina son complementarios, la lectura quedaría, en este ejemplo:

GATTACACT (ADN)→ GAUUACACU (ARN)

Así pues, esta nueva cadena de ARN mensajero —sintetizada a partir de un segmento de ADN—, abandonará el núcleo celular mediante ciertos poros y viajará al citoplasma, donde se encuentran los ribosomas. Por lo tanto, este ARN actúa como mensajero de las instrucciones para la síntesis proteica.

Representa del 3 % al 5 % del ARN celular total. Su tamaño depende del gen transcrito.

3. ARN de transferencia (ARNt)

Como definición simple podemos decir que el ARN de transferencia es un polímero corto —de unos 80 nucleótidos— que lleva los aminoácidos al ribosoma en el orden concreto, con el fin de sintetizar una proteína específica.

El orden de los aminoácidos que formarán a la proteína se encuentra codificado, como ya hemos dicho, en el ARN mensajero, que a su vez proviene de la transcripción de un segmento de ADN. Este ARN mensajero contiene una serie de codones, que son tres nucleótidos en un orden concreto —por ejemplo, UUA—.

Este codón específico UUA codifica el aminoácido leucina, así que el ARN de transferencia, mediante un anticodón complementario, lo lee y le trae al ribosoma la leucina para que esta se integre en la estructura de la proteína. Así, cada codón es un paso más hasta la formación de la proteína completa. Este proceso permite la transformación de la información del ARN mensajero en una proteína concreta, por lo que se conoce como traducción.

Por último, queremos subrayar que existen más tipos: microARNs, ARNs antisentido y ARNs interferentes. Estas tipologías incurren en un terreno demasiado específico.

Funciones

Sin darnos cuenta, hemos descrito la función de esta macromolécula mientras la definíamos. Está clara: los distintos tipos dirigen las etapas intermedias de la síntesis proteica.

Además de esto, algunos ARNs también presentan funcionalidad de regulación de la expresión génica o tienen actividad catalítica, por lo que la molécula es mucho más versátil que el ADN.

Como resumen, podemos definir las funciones en el siguiente concepto esquemático:

El ADN tiene las instrucciones para la síntesis de una proteína→ El ARNm transporta estas instrucciones al ribosoma→ El ARNt lleva los aminoácidos que formarán la proteína al ribosoma→ El ARNr forma parte del propio ribosoma→ Gracias a la acción conjunta de los tres se forma la proteína.

Su papel en las enfermedades

La regulación de la expresión génica en algunos tipos de ARN es de esencial importancia, pues según portales divulgativos, esto nos permite entender y prevenir ciertas enfermedades. Por ejemplo, algunos procesos cancerígenos se promueven por una expresión deficiente de ciertos genes.

La capacidad de modificar esta expresión, mediante el entendimiento de los ARNs reguladores de estos eventos y otros muchos mecanismos, podría permitirnos comprender e identificar los problemas subyacentes que llevan a las deficiencias.

Una macromolécula de vértigo

A pesar de que la información genética y la herencia de todos los seres vivos se encuentre almacenada en la macromolécula de ADN, este polímero vital no sería nada sin la ayuda e integración del ARN en los diferentes procesos. Mientras que el ADN es la biblioteca de información, el ARN correspondería a la mano de obra que traduce todos estos datos en proteínas.

Así pues, tanto el ARN mensajero, como el de transferencia, como el ribosómico, son moléculas esenciales para el funcionamiento de las células y los procesos fisiológicos. Desde luego, aunque posea menos fama que su doble cadena hermana, podemos afirmar que sin el ARN, la vida tal y como la conocemos no sería posible.