2.2.1. Polimerasas de ARN

Ciñéndonos por el momento al núcleo de las células eucarióticas, la estructura de la mayoría de los genes sigue una pauta común. Todos incluyen dos secuencias reguladoras necesarias para la correcta síntesis del transcrito primario:

• El promotor: es la región del ADN a la que se une la polimerasa de ARN dirigida por ADN, la principal enzima responsable de la transcripción (ver ilustración).
• El terminador: es una secuencia específica de nucleótidos que fuerza a la polimerasa a separarse del ADN y liberar el ARN recién formado.

Las polimerasas de ARN, o ARN polimerasas, son enzimas capaces de unirse a una doble hélice de ADN y utilizarla como molde o patrón para polimerizar ribonucleótidos y fabricar una molécula de ARN.

Por lo general solo se transcribe una de las dos hebras del ADN: la polimerasa avanza en el sentido 3’ → 5’ de dicha cadena de ADN, en tanto que la hebra de ARN crece en el sentido 5’ → 3’. Es decir, el carbono 3’ del último ribonucleósido forma un enlace fosfodiéster con el carbono 5’ de un trifosfato de ribonucleósido (GTP, CTP, ATP o UTP), del que solo se retiene un grupo fosforilo, el más próximo a la ribosa (véase la ilustración siguiente); los otros dos se liberan como pirofosfato (PPi ), cuya hidrólisis para dar dos fosfatos inorgánicos (Pi ) suministra la energía que “impulsa” la polimerización. En cambio, el nucleósido del extremo 5’ —el aceptor inicial al que luego se agregarían los restantes nucleósidos— retiene los tres grupos fosforilo: casi siempre, en el extremo 5’ hay ATP o GTP.

Alargamiento de una cadena de ARN por agregación de ribonucleótidos complementarios a una cadena de ADN (fuente: ASH).

¿Cómo “decide” la polimerasa cuál de los cuatro nucleótidos ha de añadir, en cada paso, al extremo 3’ del ARN en desarrollo? Las instrucciones a este respecto llegan del ADN por la vía de la complementariedad de bases. La enzima solo incorporará un ribonucleótido si su base nitrogenada se empareja con la del desoxirribonucleótido que tiene enfrente. De esta forma, la cadena de ARN que se ensambla será complementaria a una de las hebras de ADN (e idéntica en secuencia de bases nitrogenadas, por lo tanto, a la otra hebra, salvo en la sustitución de timina por uracilo).

Existen tres tipos de polimerasas en el núcleo de las células eucariotas:

• La polimerasa I se localiza en el nucléolo y es responsable de la síntesis del precursor de la mayoría de los ARNr.
• La polimerasa II interviene en la síntesis de los ARNm, de varios de los denominados ARN nucleares pequeños (ARNnp) y ARN nucleolares pequeños (ARNnop), así como de centenares de moléculas conocidas como microARN (miARN).
• La polimerasa III transcribe los genes que cifran todos los ARNt, un ARNr, uno de los ARNnp y una heterogénea colección de otros ARN de pequeño tamaño.