Visión general

La transcripción es el proceso de sintetizar ARN a partir de una secuencia de ADN por ARN polimerasa. Es el primer paso para producir una proteína a partir de una secuencia génica. Además, muchas otras proteínas y secuencias reguladoras están involucradas en la síntesis adecuada del ARN mensajero (ARNm). La regulación de la transcripción es responsable de la diferenciación de todos los diferentes tipos de células y a menudo de la respuesta celular adecuada a las señales ambientales.

La transcripción puede producir diferentes tipos de moléculas de ARN

En los eucariotas, el ADN se transcribe primero en un ARN primario, o pre-ARNm, que se puede procesar posteriormente en un ARNm maduro para servir como plantilla para la síntesis de proteínas. En los prokaryotes como las bacterias, sin embargo, la traducción del ARN en polipéptidos puede comenzar mientras la transcripción todavía está en curso, ya que el ARN puede degradarse rápidamente. La transcripción también puede producir diferentes tipos de moléculas de ARN que no codifican para proteínas, como microRNAs, ARN de transferencia (ARN) y ARN ribosomal (ARN), todo lo cual contribuye a la síntesis de proteínas.

La regulación de la transcripción es fundamental para el desarrollo

Con pocas excepciones, todas las células en el cuerpo humano tienen la misma información genética en ellos, desde las neuronas en el cerebro hasta las células musculares en el corazón. Entonces, ¿cómo asumen las células formas y funciones tan diversas? En gran medida, la respuesta está en la regulación de la transcripción durante el desarrollo del organismo. Específicamente, la regulación transcripcional desempeña un papel central en la diferenciación celular: el proceso de producción de células especializadas, como las células musculares, a partir de células precursoras menos especializadas. Para producir células especializadas, algunos genes deben estar activados y otros apagados en las células precursoras.

Este proceso de diferenciación celular está orquestado por proteínas de unión al ADN llamadas factores de transcripción que controlan el nivel de transcripción de genes que pueden determinar el destino celular. Por ejemplo, al principio del desarrollo de vertebrados, las células de la capa de ectoderm del embrión en desarrollo reciben varias señales de inducción de proteínas como BMP, WNT y SHH. Estas señales activan factores de transcripción que activan o desactivan una serie de genes. De esta manera, la regulación transcripcional determina si las células del ectodermo se convierten en células de la piel o células del sistema nervioso.

Responder al medio ambiente a menudo requiere cambios transcripcionales

Los ambientes rara vez son estables durante largos períodos. Considere, por ejemplo, los cambios en la temperatura, las precipitaciones y la disponibilidad de alimentos a los que una planta está expuesta de un día a otro, y a veces de una hora a una hora. Con el fin de funcionar correctamente, los organismos individuales deben responder a tales cambios ambientales ajustando rasgos clave, tales como sus tasas de crecimiento, inmunidad o comportamiento. Estos ajustes a menudo requieren aumentar o disminuir el nivel de transcripción de un gran número de genes. Por ejemplo, cuando se exponen a condiciones de sequía, las plantas Arabidopsis thaliana ajustan rápidamente la transcripción de cientos de genes con el fin de aumentar el crecimiento de las raíces y, por lo tanto, barrer la mayor cantidad de agua del suelo como sea posible.