RNA cebador

Qué es el RNA cebador

«Cebador» conserva en español el sentido que la Real Academia Española recoge para «cebar»: preparar o disponer algo para que un proceso arranque. Ninguna ADN polimerasa conocida es capaz de unir el primer nucleótido de una cadena nueva sin partir de un extremo 3'-OH ya existente; solo saben extender, no empezar de la nada. Las ARN polimerasas, en cambio, sí pueden iniciar una cadena desde cero. La célula resuelve la contradicción con una ARN polimerasa especializada y de baja fidelidad, la primasa, que traza un cebador corto de ARN complementario al molde de ADN. Sobre ese cebador, y solo sobre él, la ADN polimerasa engancha el primer desoxirribonucleótido y continúa la cadena.

Por qué el cebador es de ARN y no de ADN

La elección del ARN no es casualidad química, sino una salvaguarda. La primasa, al iniciar la síntesis sin ninguna guía previa, comete errores con más frecuencia que una polimerasa que ya está extendiendo una cadena estable. Al tratarse de ARN, ese tramo inicial queda marcado como diferente del resto de la molécula y resulta sencillo localizarlo y sustituirlo entero una vez ha cumplido su función, sin arrastrar sus posibles fallos a la doble hélice definitiva. En las bacterias la primasa se llama DnaG; en arqueas y eucariotas, el trabajo lo hace un complejo distinto de dos subunidades, asociado además a la ADN polimerasa α, que puede seguir extendiendo el cebador con un tramo corto de ADN antes de ceder el relevo a la polimerasa principal.

En la hebra conductora basta un único cebador para arrancar toda la síntesis. En la hebra rezagada, la primasa tiene que repetir la operación una y otra vez, un cebador por cada uno de los fragmentos de Okazaki que se van formando en la horquilla de replicación. Terminada la síntesis, una ribonucleasa retira cada cebador de ARN y la ADN polimerasa rellena el hueco con ADN; una ligasa sella la unión final. En bacterias, esa tarea de relleno recae sobre la propia ADN polimerasa I, gracias a su actividad exonucleasa 5'→3'; en eucariotas intervienen la ribonucleasa H2 y una enzima llamada FEN1, que recorta el extremo del fragmento contiguo.

Un cebador distinto: el ARN de transferencia en los retrovirus

Existe una segunda vía de cebado, ajena a la primasa. Los retrovirus como el VIH no replican ADN a partir de ADN, sino que copian su genoma de ARN en una molécula de ADN mediante la transcriptasa inversa. Para arrancar esa copia, la partícula viral no fabrica un cebador propio: incorpora en su interior una molécula de ARN de transferencia tomada de la célula que lo produjo. En el caso mejor estudiado, el del VIH-1, es el ARNt específico de la lisina, ARNt-Lys3, el que se aparea con una región del genoma viral llamada sitio de unión al cebador y desde ahí arranca la transcripción inversa. Es, en el fondo, la misma lógica que la del cebador de la primasa (un extremo 3'-OH ya emparejado, listo para extenderse) pero resuelta con una molécula celular reciclada en vez de con una síntesis de novo.

Conviene no confundir nada de esto con los cebadores que se emplean en el laboratorio para amplificar ADN mediante la reacción en cadena de la polimerasa. Esos cebadores son oligonucleótidos de ADN sintetizados químicamente, no ARN, y cumplen la misma función de aportar un extremo 3'-OH, pero fuera de cualquier célula y sin intervención de una primasa.

Preguntas frecuentes

¿El cebador de ARN forma parte del ADN final?

No. Se elimina siempre antes de que la replicación termine, y su lugar lo ocupa ADN sintetizado por la polimerasa principal. En la molécula madura no queda ni un solo ribonucleótido del cebador original.

¿Cuánto mide un cebador de ARN?

Entre tres y diez nucleótidos, según el organismo y el fragmento. Es una longitud suficiente para dar estabilidad a la unión con el molde de ADN, pero lo bastante corta como para no complicar su posterior eliminación.

¿Se usa ARN cebador en la PCR?

No. La reacción en cadena de la polimerasa emplea cebadores de ADN diseñados y sintetizados en el laboratorio, no fragmentos de ARN producidos por una primasa celular.

¿Qué pasaría si no se eliminara el cebador?

El genoma quedaría salpicado de tramos de ARN intercalados con el ADN, una molécula química y estructuralmente inestable. Los mecanismos de eliminación y relleno son, por eso, tan indispensables para la fidelidad del genoma como la propia polimerasa que copia el ADN.

Referencias

1. Cooper GM. DNA Replication. The Cell: A Molecular Approach. NCBI Bookshelf.
2. Bell SD. Initiating DNA replication: a matter of prime importance. Biochemical Society Transactions, 2019.
3. Kim JN et al. Heterogeneous structures formed by conserved RNA sequences within the HIV reverse transcription initiation site. PMC.
4. Real Academia Española. Cebar. Diccionario de la lengua española, 23.ª ed.