ARN

Qué es el ARN

ARN es la sigla en español de ácido ribonucleico (RNA en inglés). Designa una macromolécula formada por una cadena de nucleótidos unidos mediante enlaces fosfodiéster. Cada nucleótido contiene tres componentes: un azúcar ribosa, un grupo fosfato y una base nitrogenada que puede ser adenina, uracilo, citosina o guanina. La presencia de uracilo en lugar de timina, y de ribosa en vez de desoxirribosa, son las dos diferencias químicas que separan al ARN del ácido desoxirribonucleico.

La molécula es habitualmente monocatenaria (de cadena sencilla), lo que le confiere una flexibilidad estructural muy superior a la de la doble hélice del ADN. Esa flexibilidad no es trivial: permite al ARN plegarse sobre sí mismo, formar horquillas y lazos internos, e incluso adoptar conformaciones tridimensionales con actividad catalítica propia, como ocurre en las ribozimas. Para consultar en detalle la historia del nombre y sus tres capas etimológicas (nucleína, ácido nucleico, ácido ribonucleico), puede visitarse la entrada ácido ribonucleico.

Del ADN a la proteína: dónde encaja el ARN

Toda la información genética de una célula humana reside en el ADN del núcleo. Para que esa información se convierta en proteínas funcionales hacen falta dos pasos sucesivos: transcripción y traducción. En el primero, la enzima ARN polimerasa lee una hebra de ADN y fabrica una copia complementaria de ARN mensajero. En el segundo, los ribosomas leen ese mensajero y ensamblan la cadena de aminoácidos correspondiente.

Francis Crick resumió este flujo en 1958 con lo que llamó «dogma central de la biología molecular»: ADN → ARN → proteína. La fórmula sigue siendo válida como esquema general, pero hoy se sabe que el panorama es más complicado de lo que Crick pudo imaginar. Existen ARN que nunca se traducen a proteína y que, sin embargo, regulan la expresión de centenares de genes; otros poseen actividad enzimática por sí solos. La frontera entre molécula «mensajera» y molécula «ejecutora» se ha desdibujado considerablemente en las últimas décadas.

Tipos de ARN y sus funciones

ARN mensajero (ARNm). Es la copia de trabajo de un gen. La célula lo fabrica en el núcleo durante la transcripción, le añade una caperuza de 7-metilguanosina en el extremo 5' y una cola de poliadeninas en el 3', elimina los segmentos no codificantes (intrones) mediante el espliceosoma, y exporta el producto maduro al citoplasma. Allí, los ribosomas lo leen en bloques de tres bases (codones) para determinar qué aminoácido incorporar a la cadena proteica. El ARNm representa menos del 5 % del ARN total de la célula, pero su importancia funcional es enorme: sin él, la información del ADN nunca llegaría a traducirse.

De transferencia (ARNt). Son moléculas cortas, de 75 a 95 nucleótidos, que actúan como adaptadores entre el lenguaje de los ácidos nucleicos y el de las proteínas. Cada ARNt lleva un anticodón en uno de sus extremos y el aminoácido correspondiente en el otro. Robert W. Holley secuenció el primero (el ARNt de alanina de levadura, 77 nucleótidos) en 1965. La entrada ARN de transferencia detalla su estructura en trébol y su mecanismo de carga.

Ribosómico (ARNr). Constituye alrededor del 80 % de todo el ARN celular. No codifica proteínas: forma, junto con decenas de proteínas, la arquitectura del ribosoma. En eucariotas, la subunidad grande del ribosoma contiene tres moléculas de ARNr (28S, 5,8S y 5S) y la pequeña una sola (18S). Que el componente catalítico del ribosoma sea ARN y no proteína fue una de las observaciones que reforzaron la hipótesis de un mundo primitivo basado en ARN.

No codificante regulador. Bajo esta categoría caben moléculas muy dispares en tamaño y mecanismo. Los microARN (miARN), de apenas 20 a 24 nucleótidos, se aparean con secuencias complementarias del ARNm y bloquean su traducción o aceleran su degradación; un solo miARN puede silenciar centenares de genes simultáneamente. Los ARN interferentes pequeños (siARN) actúan de forma parecida, pero con una complementariedad perfecta que conduce a la destrucción directa del mensajero diana. Los snRNA participan en el empalme de intrones desde el interior del espliceosoma. Y los ARN largos no codificantes (lncARN), con más de 200 nucleótidos, intervienen en procesos tan variados como la inactivación del cromosoma X en mamíferos hembra (Xist) o la remodelación de la cromatina. La lista no es cerrada: cada pocos años aparecen familias nuevas.

El ARN como material genético viral

En determinados virus el ARN no es un intermediario, sino el propio genoma. Los virus ARN incluyen agentes tan diversos como los de la gripe (Orthomyxoviridae), los coronavirus, los picornavirus (entre ellos el de la poliomielitis) y los retrovirus, que poseen una transcriptasa inversa capaz de copiar su ARN a ADN e integrarlo en el genoma del huésped. La tasa de mutación de los virus ARN es muy superior a la de los virus ADN, porque las ARN polimerasas virales carecen, por lo general, de mecanismo de corrección de errores. Eso explica, entre otras cosas, la necesidad de reformular anualmente la vacuna antigripal.

Preguntas frecuentes

¿De dónde viene la sigla ARN?

De las iniciales de ácido ribonucleico, siguiendo el orden sintáctico del español. En inglés las iniciales se disponen como RNA (ribonucleic acid). La RAE y la Real Academia Nacional de Medicina recomiendan la forma española, aunque en la práctica clínica y en publicaciones indexadas en inglés se emplea con frecuencia la sigla anglosajona.

¿Es lo mismo ARN que ADN?

No. Son dos ácidos nucleicos distintos. El ADN almacena la información genética en una doble hélice estable; el ARN la copia, la transporta y, en muchos casos, la ejecuta. Químicamente difieren en el azúcar (ribosa frente a desoxirribosa) y en una de las cuatro bases (uracilo en el ARN, timina en el ADN). El ADN es bicatenario por regla general; el ARN, monocatenario.

¿Qué relación tiene el ARN mensajero con las vacunas?

Las vacunas de ARNm introducen en el organismo un fragmento de ARN mensajero sintético que codifica una proteína del patógeno (por ejemplo, la proteína S del SARS-CoV-2). Las células del receptor traducen ese mensajero, producen la proteína y el sistema inmunitario la reconoce como extraña, generando anticuerpos y memoria inmunitaria. El ARNm inyectado se degrada en pocos días; no se integra en el ADN del receptor.

¿Puede el ARN actuar como enzima?

Sí. Las ribozimas son moléculas de ARN con capacidad catalítica demostrada. Sidney Altman y Thomas Cech recibieron el Nobel de Química en 1989 por este hallazgo. El propio centro catalítico del ribosoma, donde se forma el enlace peptídico entre aminoácidos, es una ribozima: la actividad reside en el ARNr, no en las proteínas ribosómicas que lo rodean.

¿Cuántos tipos de ARN existen en una célula humana?

Depende de cómo se cuenten. Los tres clásicos (mensajero, de transferencia y ribosómico) se conocen desde mediados del siglo XX. Después se han identificado microARN, siARN, snRNA, snoRNA, piRNA, ARN largos no codificantes, ARN circulares y otros. El número exacto de especies de ARN funcionales en el genoma humano sigue siendo objeto de investigación activa; las estimaciones varían según la técnica de detección empleada.

Referencias

1. MedlinePlus Genetics. ¿Qué es un gen?
2. Manual MSD, versión para público general. Genes y cromosomas.
3. Real Academia Nacional de Medicina. Ácido ribonucleico. Diccionario de términos médicos.
4. National Cancer Institute. Ácido ribonucleico. Diccionario de cáncer del NCI.