Transcripción

Qué es la transcripción genética

Desde un punto de vista molecular, la transcripción consiste en la síntesis de una cadena de ARN a partir de una hebra de ADN que sirve como molde. La enzima responsable —la ARN polimerasa— lee la secuencia de nucleótidos de esa hebra en dirección 3'→5' y ensambla ribonucleótidos complementarios en dirección 5'→3', respetando las reglas de apareamiento de bases nitrogenadas: adenina frente a uracilo (en lugar de la timina del ADN), y citosina frente a guanina.

El término procede del latín transcriptio, -ōnis, derivado de transcribere: trans- («al otro lado») y scribere («escribir»). La RAE recoge desde 2014 una segunda acepción biológica —«etapa de la expresión genética en la que la secuencia de ADN es copiada en una secuencia de ARN»— que refleja la metáfora molecular con precisión: la célula «reescribe» la información de un alfabeto de desoxirribonucleótidos a otro de ribonucleótidos. El lenguaje de cuatro letras se mantiene; solo cambia el soporte químico.

Que existiera un intermediario entre el gen y la proteína no era evidente a mediados del siglo XX. En 1961, François Jacob y Jacques Monod propusieron en el Journal of Molecular Biology la existencia de una molécula de ARN de vida corta —el «mensajero»— que trasladaba las instrucciones del ADN a los ribosomas. El artículo formaba parte de su trabajo sobre el operón lac de Escherichia coli, un modelo de regulación génica que les valdría, junto a André Lwoff, el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1965. Aquel concepto de ARN mensajero transformó la comprensión de la expresión génica y situó la transcripción como un paso regulable, no automático, del flujo de información genética.

Del promotor al transcrito: inicio, elongación y terminación

Toda transcripción arranca en una región concreta del ADN llamada promotor. En bacterias, la ARN polimerasa —un complejo de varias subunidades— reconoce el promotor directamente gracias a un factor sigma (σ) que se disocia una vez comenzada la síntesis. Las células eucariotas, en cambio, disponen de tres ARN polimerasas distintas (I, II y III), cada una dedicada a un repertorio de genes diferente, y requieren la colaboración previa de factores generales de transcripción que se ensamblan sobre secuencias como la caja TATA para formar el complejo de preinicio.

Una vez abierta la doble hélice —se genera lo que se conoce como «burbuja de transcripción», de unos 12 a 17 pares de bases—, la ARN polimerasa avanza a lo largo de la hebra molde incorporando ribonucleótidos trifosfato uno a uno. La velocidad no es constante: en E. coli ronda los 40-80 nucleótidos por segundo, mientras que la ARN polimerasa II humana se mueve más despacio, entre 20 y 40 nucleótidos por segundo, con pausas que cumplen funciones reguladoras. Este tramo, la elongación, ocupa la mayor parte del tiempo del proceso.

La terminación difiere radicalmente entre los dos dominios de la vida. Las bacterias emplean dos mecanismos: uno intrínseco, en el que una estructura de tallo-bucle en el ARN naciente provoca el desprendimiento de la polimerasa, y otro dependiente de la proteína Rho, una helicasa que «persigue» a la polimerasa y la desplaza del molde. Nada parecido ocurre en eucariotas, donde la señal de poliadenilación (AAUAAA) desencadena el corte del transcrito primario y la adición de una cola de poli-A de entre 100 y 250 residuos de adenina —una cola que protege al ARN mensajero de la degradación y facilita su exportación desde el núcleo al citoplasma.

En eucariotas, además, el transcrito primario (pre-ARNm) experimenta dos modificaciones adicionales antes de abandonar el núcleo: la adición de una caperuza de 7-metilguanosina en el extremo 5' y la eliminación de los intrones mediante el espliceosoma, un complejo ribonucleoproteico que conserva solo los exones codificantes. El resultado es un ARN mensajero maduro, listo para la traducción.

Regulación y contexto funcional

No todos los genes de una célula se transcriben en todo momento. La accesibilidad del ADN depende del estado de la cromatina: cuando las histonas están acetiladas, la fibra se relaja y permite el acceso de la maquinaria transcripcional; la metilación del ADN, en cambio, suele silenciar la expresión. Sobre este paisaje epigenético actúan los factores de transcripción —proteínas que se unen a secuencias reguladoras del ADN, ya sean potenciadores o silenciadores— y modulan la frecuencia con la que la ARN polimerasa inicia la síntesis de un transcrito concreto.

Errores en la regulación transcripcional están detrás de numerosas mutaciones con repercusión clínica. Una mutación puntual en un promotor puede reducir la producción de una proteína necesaria o, a la inversa, desbloquear un gen que debería permanecer silenciado —un mecanismo frecuente en la transformación tumoral. El propio Jacob anotó en 1961 que regular la transcripción era, en muchos sentidos, más decisivo que poseer el gen.

Preguntas frecuentes

¿De dónde viene la palabra «transcripción» en biología?

Del latín transcribere, que significa «copiar de un soporte a otro». La biología molecular adoptó el término porque el proceso consiste, literalmente, en trasladar la secuencia de un gen desde el ADN a una molécula de ARN, manteniendo el mismo código de bases nitrogenadas pero cambiando el azúcar del esqueleto: desoxirribosa en el original, ribosa en la copia.

¿Es lo mismo transcripción que traducción?

No. Son pasos consecutivos de la expresión génica. La transcripción copia la información de un gen del ADN al ARN; la traducción lee ese ARN mensajero y ensambla una cadena de aminoácidos en el ribosoma. Dicho de otro modo: la transcripción cambia de soporte químico pero mantiene el lenguaje de bases nitrogenadas, mientras que la traducción cambia de lenguaje —de nucleótidos a aminoácidos—.

¿La transcripción ocurre solo en el núcleo?

Depende. En células eucariotas, la transcripción del ADN nuclear se lleva a cabo en el núcleo, y el ARN mensajero maduro se exporta después al citoplasma para su traducción. Las mitocondrias, sin embargo, poseen su propia ARN polimerasa y transcriben sus 37 genes de forma independiente. En bacterias y arqueas, que carecen de núcleo delimitado por membrana, la transcripción y la traducción pueden ocurrir de manera acoplada: los ribosomas comienzan a traducir el ARN mensajero antes de que la polimerasa haya terminado de sintetizarlo.

¿En qué se diferencia la transcripción de la replicación del ADN?

La replicación duplica todo el genoma antes de la división celular y produce una copia completa de ADN de doble cadena; la transcripción copia solo un segmento concreto —un gen o un grupo de genes— y genera una molécula de ARN monocatenario. Otra diferencia: la replicación emplea ADN polimerasas y exige un cebador de ARN para iniciar la síntesis, mientras que la transcripción utiliza ARN polimerasas capaces de arrancar de novo sin cebador.

Referencias

1. MedlinePlus Genetics. ¿Cómo los genes dirigen la producción de proteínas?.
2. National Human Genome Research Institute (NHGRI). Transcripción — Glosario de genética.
3. Manual MSD, versión para profesionales. Generalidades sobre la genética.
4. Real Academia Española. Transcripción. Diccionario de la lengua española, 23.ª ed.