Intrón

Qué es el intrón

En biología molecular, el intrón designa toda porción de un gen que se incorpora al transcrito primario de ARN pero que la célula elimina antes de producir el ARN mensajero funcional. El proceso por el que se retiran los intrones y se unen los exones adyacentes recibe el nombre de empalme (en inglés, splicing). El resultado es un ARN maduro considerablemente más corto que la molécula recién transcrita.

El término lo acuñó Walter Gilbert en un artículo publicado en Nature en febrero de 1978. Gilbert propuso llamar intron a la región intragénica que no aparece en el producto final, por contracción de intragenic region. En el mismo texto introdujo exon para las secuencias que sí se expresan. La RAE recoge «intrón» como voz masculina del ámbito de la genética, definida como sección de ADN que no codifica información para la síntesis proteínica y que se elimina antes de pasar a ARN mensajero.

Conviene no confundir «no codificante» con «inútil». Durante años se habló de ADN basura para referirse a las regiones que no codifican proteínas, pero hoy se sabe que muchos intrones albergan secuencias reguladoras, potenciadores (enhancers) y sitios de unión para factores de transcripción que modulan cuándo y con qué intensidad se expresa un gen.

Sharp, Roberts y los genes fragmentados

Hasta 1977 se asumía que la secuencia de un gen eucariota era colineal con la del ARN mensajero: cada nucleótido del gen tenía su correspondencia directa en el mensaje. Ese año, Phillip Sharp en el MIT y Richard Roberts en Cold Spring Harbor demostraron, de forma independiente y trabajando con adenovirus, que el ARN mensajero maduro no era una copia fiel del ADN: grandes tramos de la secuencia original habían desaparecido. Los genes no eran continuos. Estaban fragmentados.

La comunidad científica recibió el hallazgo con sorpresa, en parte porque los modelos procariotas (donde los intrones son raros) habían dominado la investigación genética durante dos décadas. En eucariotas, la situación resultó ser la norma y no la excepción: el genoma humano contiene una media de 8,4 intrones por gen, lo que suma más de 139 000 intrones repartidos entre unos 20 000 genes codificantes. Sharp y Roberts recibieron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1993 por este descubrimiento.

Tipos de intrones y señales de corte

Se reconocen cuatro categorías principales. Los intrones de los grupos I y II son capaces de autocatalizarse: su propia estructura de ARN ejecuta la reacción de escisión sin necesidad de un complejo proteico externo (un comportamiento que los emparenta con las ribozimas). Los del grupo I requieren una guanosina libre como cofactor y aparecen sobre todo en genes mitocondriales de hongos y en algunos eucariotas inferiores. Los del grupo II utilizan un mecanismo de lazo o lariat y se consideran ancestros evolutivos de los intrones que dominan en los genomas animales y vegetales.

Esos intrones mayoritarios son los espliceosomales, procesados por el espliceosoma, un complejo ribonucleoproteico que contiene moléculas de snRNA. La señal de corte más conservada es la secuencia GU en el extremo 5' del intrón y AG en el extremo 3', conocida como regla GU-AG: prácticamente todos los intrones espliceosomales humanos comienzan y terminan con esos dinucleótidos. Existe una cuarta categoría, los intrones de ARN de transferencia, que se eliminan por un mecanismo distinto basado en endonucleasas y ligasas, sin la formación de lazo.

Preguntas frecuentes

¿De dónde viene la palabra intrón?

Walter Gilbert la propuso en 1978 como forma abreviada de intragenic region, la región intragénica que no llega al producto final del gen. En el mismo artículo de Nature acuñó también el término exon, y ambas voces se incorporaron con rapidez al vocabulario científico en todas las lenguas. En español, la RAE registra «intrón» como sustantivo masculino del campo de la genética.

¿Los intrones son realmente ADN basura?

No. Esa etiqueta, popular en las décadas de 1980 y 1990, partía de la observación de que los intrones no codifican proteínas. Hoy se sabe que muchos intrones contienen elementos reguladores que influyen en la expresión génica, y que el empalme alternativo de exones (que depende directamente de la presencia de intrones) permite a un solo gen producir varias proteínas distintas. El genoma humano genera más de 100 000 transcritos a partir de unos 20 000 genes, y esa versatilidad sería imposible sin intrones.

¿Es lo mismo un intrón que un exón?

Son conceptos complementarios. El exón es la porción del gen que permanece en el ARN mensajero maduro y, en la mayoría de los casos, contiene la información para fabricar una proteína. El intrón es la porción que se retira durante el empalme. Un gen humano típico tiene nueve exones separados por ocho intrones, aunque la variación entre genes es enorme: el gen de la distrofina, por ejemplo, contiene 79 exones.

¿Existen intrones en las bacterias?

Sí, pero son escasos. Los genomas procariotas tienden a ser compactos, con genes continuos donde cada nucleótido cuenta. Se han descrito intrones de los grupos I y II en algunas bacterias y arqueas, aunque su frecuencia es muy baja comparada con la de los eucariotas. Las mitocondrias, que conservan un genoma de origen procariota, tampoco suelen presentar intrones en vertebrados.

Referencias

1. National Human Genome Research Institute (NHGRI). Intrón. Glosario parlante de términos genómicos y genéticos.
2. National Cancer Institute (NCI). Definición de intrón. Diccionario de genética del NCI.
3. MedlinePlus. ¿Qué es el ADN no codificante?.
4. Real Academia Española / FECYT. Intrón. Enclave de Ciencia.