Cómo fabricar muchos ARNm a partir de un único gen

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¡Qué tiempos aquellos en que todo era sencillo, fácil! El ADN era copiado en ARN (transcripción), el cual era leído para fabricar proteínas (traducción). ¡Fácil e incompleto! Muy muy muy incompleto.

Porque el ARN de eucariotas sufre diversas operaciones posteriores a su transcripción: encaperuzamiento, añadido de cola, corte y empalme (splicing), escisiones, transporte desde el núcleo al citoplasma… Incluso hemos descubierto que había un orgánulo nuevo, llamado espliceosoma. Bueno, en realidad siempre había estado ahí, dentro del núcleo, pero no nos habíamos fijado en él. Ni siquiera sabíamos que mereciera un nombre. Y mira que hace cosas gordas…

Bueno, pero hoy vamos a por otra cuestión. Y es que resulta que ninguno de esos procesos post-transcripcionales, ninguno, funcionaría bien si la región CTD de la ARN polimerasa II fuera defectuosa.

Uffff!!! Perdona. Te estoy hablando de la región CTD como si fuera algo cotidiano. Bueno, sí que lo es, pero sucede dentro de tus células, dentro de todas y cada una de ellas, sí, pero fuera de nuestra percepción. Pasa todos los días a todas horas pero a nivel submicroscópico y no nos damos cuenta. Nuestra vida, nuestras acciones, nuestros pensamientos, nuestra muerte, dependen de esa región, sí, pero no la notamos.

Pero no te creas que eso yo lo sabía. Me he enterado leyendo el trabajo del equipo de Anton Meinhart et. al., de la Universidad de Münich.

Tomada de: http://tinyurl.com/mjmaes

Pues resulta que la región CTD es, en realidad, una secuencia de siete aminoácidos (Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser) repetida una y otra vez (52 veces en humanos). Su estructura es la de una cola flexible. Una cola que se ubica cerca del poro de salida de la ARN polimerasa II (el lugar por el que va saliendo el ARN conforme el ADN va siendo transcrito). Por si te interesan detalles irrelevantes, esa cola está enganchada por una región intermedia, más larga que ella misma, al núcleo del enzima ARN Pol II (en concreto, a la región Rpb7).

Algo así como en el gráfico.

Pero puede que todo eso que te cuento de su forma no te interese mucho. Así que me voy a centrar en lo más notable. Su atividad. Que es intervenir en que al ARN en formación se unan proteínas que vayan a modificarlo. Para que el ARN sea funcional, para que sea correcto. Y que las distintas proteínas que van a actuar dependen de la región CTD . Ella decidirá qué proteínas se van a unir. En concreto, su estado de fosforilación será el que decidirá. Constituye un verdadero lenguaje que comprenden esas enzimas modificadoras.

¿Y qué es eso del estado de fosforilación?. Pues que a determinados aminoácidos de esa secuencia de siete se les pueden unir iones H3PO4 (habitualmente abreviados como Pi). Admiten esos grupos fosfóricos hasta cinco lugares de la secuencia básica de siete aminoácidos (Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser). En concreto, las posiciones 1, 2, 4, 5 y 7, aunque las más importantes son las serinas ubicadas en los lugares 2 y 5. Aunque sean dos serinas, las fosforilaciones que suceden en ellas no son equivalentes. Lo importante es en qué posición esté el Pi, no sobre qué aminoácido vaya. Ese es el verdadero lenguaje. Y un conjunto de enzimas quinasas (de la familia de las CDK, que ponen Pi) y fosfatasas (de la familia Fcp1, que los quitan; aunque probablemente haya otras como la Ssu72) como las máquinas de escribir. Máquinas que actúan, poniendo y quitando Pi conforme el ARN avanza en su transcripción. O sea, que el mensaje de grupos fosfóricos unidos a la región CTD cambia conforme se fabrica el ARN. Y cambian, por tanto, las proteínas que se le van uniendo. Al principio serán unas, luego serán otras….

Casi que cabe imaginar la región CTD como un tablón de anuncios de un aeropuerto, que dice qué vuelo despega (qué región del ARN se esta transcribiendo) y los pasajeros (proteínas modificadores del ARN) que leen ese mensaje saben que deben subir o no. Lo que pasa es que estamos aprendiendo a leer lo que pone el tablón.

Parece que hay 16 posibles estados y que las proteínas leen, no grupos sueltos de siete aminoácidos, sino por pares. Y para más complicación, los Pi de las posiciones 3 y 6, cuando suceden simltáneamente, pueden estar las dos en el mismo lado, o ir cruzadas una respecto a la otra.

Dominio WW

Tomada de: http://tinyurl.com/l4mdpu

Pfffffff!!!! Bueno, para todos esos detalles ya están los biólogos moleculares. Nosotros, con saber que hay un lenguaje formado por la existencia o no de grupos fosfóricos en determinadas posiciones de dos grupos de siete aminoácidos, suficiente. ¿¡Qué digo!? Más que suficiente… Las que entienden bien ese lenguaje son toda esa serie de proteínas que tienen que modifcar el ARN, y que cuentan con regiones específicas que se pueden unir a CTD en función de qué grupos Pi haya o no (como los dominios WW, los dominios FF o los dominios CID).

Bueeeeeenoooo… Pues con toda esta complicación (en realidad, con mucha más) se logra que, con sólo unos 20.000 genes, tengamos unas 100.000 proteínas. Porque un ARN transcrito puede sufrir diferentes acciones que lo conviertan en una cosa o en otra, en función de lo que diga el código de fosforilaciones de la CTD en cada momento.

Y también puedes ver otra versión de este post en “Más de un lenguaje genético“.

Meinhart, A. (2005). A structural perspective of CTD function Genes & Development, 19 (12), 1401-1415 DOI: 10.1101/gad.1318105

El llanto del monstruo Morakot

Ha sido un tifón terrible. Te recuerdo que tifón es lo mismo que huracán, sólo que ese es el nombre cuando suceden en el Pacífico.

Grande, muy grande. No muy ventoso, sus rachas máximas han sido de 75 Km/h. Eso es bastante flojo para un tifón. Pero el problema no ha sido el viento. El problema ha sido la lluvia. Hasta 2.440 mm. Eso es muchííííísimo!. En mi tierra llueven unos 340 mm… ¡al año! Y Morakot ha descargado siete veces más en pocos días.

Para que te hagas una idea, los milímetros de lluvia expresan que altura tendría el agua caída en un metro cuadrado de terreno. Y te recuerdo que 2.440 mm son ¡casi dos metros y medio!

Es muchísimo…

Todo lo que te conté en “Océanos más cálidos y huracanes más fuertes” vale para los tifones. Allí te hablaba del mecanismo de generación, de cómo viajan, de qué daños causan, cómo podría afectar el cambio global a estos fenómenos atmosféricos…

Hoy solo dejarte la foto. Que es muy bestia… Mira la escala kilométrica de la esquina inferior derecha. Esa barrita blanca son 200 Km. ¡Ufffff!

Tifón Morakot

Fuente: http://tinyurl.com/m9jeo5

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La parte de la Tierra que va por delante

La Tierra hace dos movimientos periódicos básicos. Miento hace más. Hace hasta cuatro que sepamos. Pero los dos a los que me refiero los conoce cualquiera: rotación y traslación. Es decir, girar en torno al sol en el transcurso de un año y girar sobre sí misma en el transcurso de un día.

Bueno, eso hoy nos resulta muy evidente, es un dato bien conocido. Tú pondrías cara rara si alguien no conociera esa característica de la Tierra. ¿Y hace 500 años?

Hace 500 años, hace cinco siglos, Nicolás Copérnico acababa de comenzar a escribir el tratado que arrojaría luz a dónde estamos, a qué es la Tierra y que comportamiento muestra. No es que Copérnico fuera el primero que se daba cuenta de que la Tierra era una esfera girando alrededor del Sol, no. Ya era una opinión que existía entre muchos investigadors. Pero fue el primero que lo estudió en profundidad, fue el primero que recopiló gran cantidad de información y aportó sólidas pruebas de lo que decía. Hasta Copérnico, esa forma de pensar era rara, excéntrica. A partir de él fue habitual.

Hace poco me preguntaron si la Tierra tenía una parte delantera y una parte trasera. Y me quedé descolocado. Sabía que sí, pero tardé un poco en reaccionar. Porque la Tierra rota sobre sí misma. Por tanto, lo que en un momento dado está delante, con la rotación cambia de sitio y termina yéndose atrás. Y viceversa. ¿Qué responder?

Sentidos de la rotación y la traslación

Fuente: http://tinyurl.com/l5xd9d

Sabía que la Tierra gira sobre sí misma en sentido oeste-este. Es decir, al revés que las agujas del reloj si la miramos desde el Polo Norte (desde “arriba”, vamos; aunque ese arriba tiene mucho que discutir, pero eso es para otro día). Y también sabía que la Tierra gira en el mismo sentido alrededor del Sol. Es decir, también contrario a las agujas del reloj visto desde el Polo Norte.

Como me dolía la cabeza, pensé que sería mejor imitar el movimiento de la Tierra con una mano. Y entonces me di cuenta de cuál es la parte delantera de la Tierra.

¡La del amanecer!

Cualquier lugar en el que esté amaneciendo está en la parte delantera de la Tierra. Si no lo crees, haz la prueba. Imita la rotación. Para eso, coloca tu mano cerca de una bombilla (¡sin quemarte!) y girarla ligeramente en sentido contrario a las agujas del reloj. A la vez, imita la traslación. Para eso, mueve el brazo para que la mano avance rodeando ligeramente la bombilla, también en sentido contrario a las agujas del reloj (visto todo desde arriba).

¿Te has fijado? Siempre en la parte más avanzada de la mano se “está haciendo de día”, está empezando a pasar de la oscuridad de la bombilla a resultar iluminada por ella.

O sea, que nuestra parte delantera es, más o menos, el amanecer. Y la trasera es el atardecer.

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Por eso es hacia donde hay que mirar si quieres observar la lluvia de meteoritos que hay en esta época. En mi tierra les llaman lágrimas de San Lorenzo, pero su nombre oficial es Perseidas. Lo de lágrimos de San Lorenzo es porque siempre son el mismo día. Y lo de Perseidas porque siempre vienen de la misma región del espacio, en la direcció a la constelación de Perseo.

Y es que hay una región de la órbita de la Tierra que está un pelín sucia, con meteoritos pequeños (restos que deja un cometa llamado Swift-Tuttle). Y cuando cada año volvemos a ese sitio, la Tierra atraviesa esa nube como un coche que pasa a través de un enjambre de mosquitos (un ejemplo chulísimo que cuentan en ese enlace de la NASA). Solo que no son mosquitos, sino meteoritos que, al contactar con la atmósfera, les roza el aire y se queman. Y es que la Tierra va muy rápida. En su órbita cubre unos 900 millones de kilómetros en un año, así que calcula tú los kilómetros por hora a los que circulamos por el espacio (te dejo una pista, unos 30 Km/s). Por ir tan rápido, aunque el aire sea materia poco densa, es suficiente para friccionar y hacer arder esas piedrecitas del espacio.

Suerte mañana y pasado mirando. Ya sabes, cerca del amanecer es por delante. Allí está el parabrisas de la Tierra en el que se estamparán, como mosquitos, los granos de arena que un cometa dejó la última vez que paso, en 1992, dejó algo sucio un punto de nuestra órbita.

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