Biología celular y molecular

1. 1
UNIVERSIDAD REGIONAL AUTÒNOMA DE LOS ANDES
FACULTAD DE MEDICINA
CÁTEDRA DE BIOLOGÍA CELULAR Y MOLECULAR
TEMA: ARN DE TRANSFERENCIA
Integrante:
 ANDRADE SANTIAGO
Dr.: Lester Wong Vázquez
Grupo: 3

2. 2
INDICE
Objetivo general: 3
Objetivos específicos: 3
Introduccion 4
Origen y evolución de los arn de transferencia 6
Origen: 6
Estructura y función del arn de transferencia 8
Estructura 8
Estructura secundaria 8
Estructura terciaria 10
Función: 12
Síntesis de los arn de transferencia (arnt) 13
Transcripción 15
Genes arn de transferencia 16
Interacciones codon-anticodon 17
Conclusiones 20

3. 3
OBJETIVO GENERAL:
 Investigar, lo más relevante acerca del origen, la estructura y la función del ARN de
transferencia
OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
 Conocer todo acerca del origen del ARN de transferencia.
 Analizar los diferentes tipos de estructura del ARN de transferencia
 Aprender todo acerca de sus funciones, y la importancia de cada una.

4. 4
INTRODUCCION
El ARN de transferencia o ARNt es un elemento clave en la traducción de la información
que porta el ARN mensajero a una secuencia de proteínas. Por un lado se une de forma
específica a un aminoácido concreto y por otro reconoce un triplete de nucleótidos que
codifica ese aminoácido en el ARN mensajero. En el proceso de síntesis de proteínas el
ARNt es un transductor de información capaz de pasar de nucleótidos a aminoácidos y que
por tanto traduce ARNm a proteína.
Es una molécula con estructura consistente en una serie de horquillas y bucles formando
brazos, en forma de L. Hay, al menos, un ARNt para cada aminoácido. Se sintetiza en el
nucleoplasma por la ARN polimerasa III. Sufre maduración postranscipcional.
El ARN de transferencia o ARNt es el ARN que funciona como molécula transductora de
ARN a proteína haciendo posible que se traduzca la información de la secuencia del ARNm
a una secuencia de aminoácidos.
Hay al menos un ARNt para cada aminoácido. Cada ARNt por una parte reconoce y se une
a su aminoácido, lo activa y lo transporta al ribosoma, y por otra reconoce un triplete de
nucleótidos que codifica ese aminoácido en el ARNm. El ARNt hace posible que en cada
posición es una el aminoácido correcto a la cadena naciente de proteína durante la
traducción.
El código genético es degenerado y algunos aminoácidos están codificados por más de un
codón. Con frecuencia los codones que codifican un mismo aminoácido comparten las 2
primeras bases del codón. En estos casos un mismo ARNt puede ser capaz de reconocer a
los diferentes codones que codifican su aminoácido basando su reconocimento en las 2
primeras bases compartidas. En otros casos es necesario que haya un ARNt diferente para
reconocer cada codón.
El ARNt se sintetiza en el nucleoplasma por la ARN polimerasa III. Sufre distintos
procesos de maduración de ARN: eliminación de nucleótidos en 5' por la ribonucleasa P,
eliminación de nucleótidos en 3' por la RNasa D y adición de la secuencia “CCA” en dicho
extremo, corte y eliminación de intrones en la zona del anticodón, y modificaciones de
bases nitrogenadas (metilación, isomerización, reducción).

5. 5
El ARNt presenta una estructura terciaria en forma de L, con cuatro "brazos" en forma de
trébol en su estructura secundaria. Son horquillas y bucles formados gracias al
emparejamiento entre bases. Uno de los extremos de la “L” es el aceptor del aminoácido
que contiene una secuencia CCA imprescindible para la unión del aminoácido. El otro
extremo de la “L” contiene el anticodón con los tres nucleótidos complementarios a los del
codón que codifica su aminoácido. El correcto plegamiento del ARNt es indispensable para
llevar a cabo sus funciones. La unión del aminoácido al ARNt se produce gracias a las
enzimas aminoacil-ARNt-sintetasas. Existe una aminoacil-ARNt-sintetasa para cada
aminoácido. Estas enzimas son las verdaderas protagonistas de la traducción ya que
colocan el aminoácido correcto en el ARN de transferencia con el anticodón específico para
ese aminoácido. Estas enzimas son en realidad las que cambian el código de nucleótidos
(anticodón) a código de aminoácidos y por tanto son los elementos clave de la traducción.
En relación a las aminoacil-ARNt-sintetasas hay un conjunto de enfermedades autoinmunes
englobadas en el síndrome antisintetasa. El síndrome antisintetasa (SAS) es un trastorno
infrecuente que se caracteriza por la presencia de anticuerpos antisintetasa (ACAS) que son
anticuerpos contra las aminoacil-ARNt-sintetasas. El más común es el autoanticuerpo
contra la histidil-ARNt-sintetasa.

6. 6
ORIGEN Y EVOLUCIÓN DE LOS ARN DE TRANSFERENCIA
Los ARN son fundamentales para la vida de los organismos. Su origen evolutivo se
remonta al principio de la vida. De hecho, es posible que fuera una de las primeras
alternativas como material genético hereditario. Sin embargo, su alta tasa de mutación
hizo que la vida se decantase por el ADN como elemento de herencia genética, relegando al
ARN a un mero intermediario transitorio entre el ADN y las proteínas.
Los ARN de transferencia, abreviados como ARNt o en inglés RNAt, son un tipo de
ARN que interviene en el transporte de los aminoácidos de los que se componen las
proteínas desde el citoplasma hasta los ribosomas, situados en el retículo endoplasmático
rugoso, para su ensamblado siguiendo el patrón de un ARN mensajero.
Existen varios ARNt (con diferentes tripletes anticodón en el asa II) que se unen a un
mismo aminoácido, pero tan solo un aminoácido concreto se puede unir a cada ARNt.
ORIGEN: Los datos genéticos parecen indicar que todos los ARNt parecen provenir de un
único gen antecesor.

7. 7
Las sucesivas mutaciones de este gen dieron lugar a todos los ARNt conocidos. Por lo que
las pequeñas modificaciones que han sufrido pueden emplearse como elementos evolutivos
para establecer relaciones entre grupos taxonómicos.
Los ARNt están presentes en todos los Reinos, tanto Arqueas y Bacterias como Eucariotas.
Las regiones funcionales de los ARNt se han mantenido altamente conservadas entre estos
grupos.
Sin embargo, existen diferencias, los ARNt de Arqueas son los que sufren menos
modificaciones post-transcripcionales, mientras que los eucariotas modifican sus ARNt de
múltiples formas, incluyendo la eliminación de intrones.
Cómo ha evolucionado el ARNt en el genoma: Cada ARNt está repetido en un número
variable de copias en el genoma. En el ser humano se encuentran en todos los cromosomas
excepto en el 22 y el cromosoma sexual Y. Siendo el 1 y el 6 los que más copias
contienen.
Las Arqueas son el grupo que presenta menor número de copias de ARNt. A
continuación tenemos a las bacterias con un número de copias para cada ARNt
intermedio. Finalmente los eucariotas son los que presentan mayor número de copias de
ARNt en su genoma.
Además, se ha comprobado que el número de copias de cada ARNt también varía. Es
decir, un ARNt concreto puede tener mayor número de copias que otro dentro del mismo
organismo. Esto podría indicar una preferencia por ciertos aminoácidos y por unas
interacciones ARNt- aminoácido.
MITOCONDRIAS Y CLOROPLASTOS: Estos orgánulos contienen sus propios ARNt,
más similares a los de procariotas que a los de los eucariotas que los albergan.
Estos ARNt son empleados para la síntesis de las proteínas propias de estos orgánulos.
Algunos de ellos presentan diferencias en la interacción ARNt – aminoácido.
Esto hace que mitocondrias y cloroplastos no sigan el Código Universal de traducción.

8. 8
ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DEL ARN DE TRANSFERENCIA
El ARN es un tipo de ácido ribonucleico tan esencial para la vida como el ADN. A pesar
que algunos organismos, los virus, pueden contener su material genético almacenado en
ARN, la alta inestabilidad de este tipo de cadenas de bases nitrogenadas hace que sea poco
frecuente su uso.
Por el contrario el ARN es muy utilizado en todos los seres vivos como material transitorio
entre el ADN y las proteínas. Existen varios tipos de ARN: ARN ribosómico o ARNr,
ARN mensajero, ARNm e incluso hay ARN que se sintetiza para inhibir la función de
otros ARN, hablamos del ARN de interferencia, ARNi.
Todos ellos intervienen de una forma o de otra en el paso del ADN a las proteínas, durante
la trasncripción o la traducción.
ESTRUCTURA
ESTRUCTURA SECUNDARIA
En la actualidad se habla de familias de tRNA todas ellas son en general similares, con
pequeñas diferencias en algunas zonas. La forma general se ha asimilado a una hoja de
trébol. En él distinguimos:
El aceptor stem (tallo). Tiene 7 pares de bases y termina en el sitio de unión del aminoácido
que es SIEMPRE el triplete 5’-CCA-3’ donde el extremo 3’ (A) esta con el 3OH’ sin
fosforilar (donde se unirá el aminoácido).
 El T-stem de 5 pares de bases que termina en el T-loop.
 El “extra loop” o “variable loop” que es un fragmento muy variable de un RNA(t) a
otro, varia en longitud (de 3 a 21 nucleótidos) y composición.
 El “D-stem” tiene entre 3 y 5 pares de bases y termina en el “D-loop” que tiene una
longitud variable de 7 a 11 nucleótidos.
 Finalmente el “anticodon stem” tiene 5 pares de bases y acaba siempre en el
anticodon loop donde están las 3 bases del codón que reconocen al triplete (codón)
de bases del RNA(m).

9. 9
Algunas características son comunes a los diferentes tRNA como es la estructura
secundaria común o la presencia de bases no codificantes como pseudouridina o
dihydrouridina, lysidina, inosina.
También el tamaño es relativamente constante (entre 74 y 95), lo que contrasta con el resto
de los ácidos nucleicos.
Son comunes en los diferentes tRNA la lóngitud del tallo aceptor y anticodón, y gran parte
de la secuencia del loop T (también llamando pseudoruidine loop).

10. 10
Otros detalles tales como el tamaño del D stem (dihydrouridine stem), el tamaño del loop
estra, y la composición concreta del dehydrouridine loop varían de una familia a otra.
La diferencia de tamaño entre diferentes RNAs se debe a los nucleótidos extras en el D-
loop y stem, así como en el extra loop.
Todos los tRNA tienen una serie de nucleótidos comunes. Así, todos tienen en el extremo
3’ la secuencia ----CCA sin fosfato en el extremo (3’).
El hidroxilo no esterificado del extremo 3’ será el que se une a un aminoácido.
Destacar, que aparte de estos existen otros nucleótidos constantes, sobre todo los vitales
para mantener la estructura terciaria del RNA muy definida.
Por último comentar que el RNA(t), al igual que los RNA(m) se procesa eliminándose
fragmentos de cadena (splicing) y produciéndose otras modificaciones.
Por ejemplo, el extremo CCA solo se inserta después del procesado del RMA(t), antes era
UU. Es decir que los RNA(t) tal como hemos descritos son RNA(t) maduros, justo los que
hacen su función biológica.
ESTRUCTURA TERCIARIA
El tRNA se repliega en el espacio dando una estructura terciaria en forma de L, que es
estabilizada por interacciones de stacking entre las bases, interacciones de van der Waals, y
puentes de hidrógeno, básicamente del tipo Hoogsteen.
Nota: estos puentes de hidrógeno son entre zonas alejadas de la cadena, no confundirlos
con los A:U, o G:C que son de tipo Watson-Crick, y que son los que forman la estructura
secundaria.
De hecho, el RNA(t) tiene una enorme cantidad de pares no canónicos.
Señalar finalmente que interacciones de grupos fosfatos y de grupos 2-OH’ parecen
colaborar también a la estabilización, p.ej. con interacciones del tipo 2-OH’---N(Ade).

11. 11
Como consecuencia de todo el conjunto de interacciones comentado el tRNA adopta una
estructura terciaria muy compacta y estable, pero con un grado de flexibilidad y de
variabilidad conformacional dependiente de la secuencia, que es la que le posibilidad de
ejercer las diversas funciones biológicas (recordar que cada Aa se reconoce por un tRNA
diferente).

12. 12
FUNCIÓN: Los ARNt son los encargados de llevar los aminoácidos del citoplasma hasta
los ribosomas. En los ribosomas se traducen los ARN mensajeros a las proteínas que
codifican.
De la estructura de trébol “con tres hojas y un tallo”, el brazo que corresponde a los
extremos 5’ y 3’ de la secuencia (el tallo) se encuentra siempre una secuencia de bases
nitrogenadas CCA, donde se unirá el aminoácido correspondiente al grupo OH terminal.
En el bucle TΨC (te, psi, ce) se encuentra una secuencia de reconocimiento que hará que el
ARNt sea llevado hasta los ribosomas.
El bucle D contiene una señal de reconocimiento específica para uno de los 20 enzimas
denominados aminoacil-ARNt sintetasa, cuya función es unir uno de los 20 aminoácidos
posibles a la secuencia CCA del extremo del ARNt.
Existen 31 tipos de ARNt en el ser humano, por lo que varios de ellos reconocen al mismo
aminoácido. Pero cada ARNt reconoce solo a un aminoácido.
La energía almacenada en el enlace entre el aminoácido y el ARNt será la que más
adelante, en el ribosoma, se empleará para unir dicho aminoácido a la cadena de
polipéptidos, que está formando la nueva proteína.
Finalmente en el tercer bucle del ARNt, el asa II, se encuentra el anticodón.

13. 13
Una secuencia de 3 pares de bases complementaria a la secuencia del ARN mensajero. Esta
secuencia anticodón se unirá en el ribosoma al ARN mensajero colocando el aminoácido
que acarrea en posición apropiada para unirse a la cadena de péptidos que dará lugar a la
proteína, siguiendo el patrón de ARNm.
SÍNTESIS DE LOS ARN DE TRANSFERENCIA (ARNt)
El ARN es un tipo de ácido ribonucleico, similar al ADN.
Sus características han hecho se la mayoría de organismos lo descarten como material de
almacenamiento de información genética. Sin embargo, el sistema de traducción desde el
ADN hasta las proteínas pasa siempre por un estadio de ARN.
El ADN se copia en ARN en el proceso denominado transcripción. Luego el ARN será
traducido, en los ribosomas, a proteínas.
Es en este paso de la traducción cuando intervienen 3 tipos diferentes de ARN. Los ARN
mensajeros (ARNm), que son la copia del ADN.
Los ARN ribosómicos (ARNr), que forman parte de la maquinaria de los ribosomas.
Y los ARN de transferencia (ARNt), que son los encargados de llevar hasta los ribosomas
los aminoácidos complementarios al ARNm para formar la proteína.

14. 14

15. 15
TRANSCRIPCIÓN: Tanto los ARNr 5S como los ARNt son sintetizados por una ARN
polimerasa exclusiva, la ARN polimerasa III. Ésta polimerasa sintetiza también ARNs de
pequeño tamaño (snRNA), de cuya función se conocen muy pocas cosas. La polimerasa II
es la encargada de generar los ARNm y la polimerasa I transcribe el resto de los ARN
ribosómicos. Para transcribir los ARNt la polimerasa III reconoce unas secuencias
denominadas cajas A y B dentro de la secuencia de ADN, en lugar de en regiones
anteriores o promotores como en los genes. Para su transcripción son necesarios dos
factores de transcripción, denominados TFIII B y C. TFIIIC reconoce las cajas A y B de la
secuencia del ADN y TFIIIB sitúa la polimerasa II sobre ellos para el inicio de la
transcripción. El fin de la transcripción de los ARNt ocurre con la señal de tres timinas en
la secuencia del ADN.
Modificación post-transcripcional de los ARNt: Tras su síntesis el ARNt es procesado antes
de ser funcional.
Entre las modificaciones encontramos la eliminación de varios nucleótidos en ambos
extremos de la cadena de ARN. En el extremo 5’ interviene la ribonucleasa P y en el
extremo 3’ por la ARNasa D, que también incorpora la secuencia CCA (que será la
secuencia de ácidos nucleicos que unirá el aminoácido que transportara el ARNt).
Además el ARNt también pierde intrones en la zona del anticodón, la región que
reconocerá al ARNm. La mayoría de los intrones del ARNt son de tipo II, es decir, son
autocatalíticos. No se requiere ningún tipo de snARN para su eliminación. Algunos de los
intrones de los ARNt son del tipo IV. Son eliminados por la acción de enzimas
endonucleasas y el ARNt es religado por enzimas ligasas, también si la intervención de
snARN. Este tipo de intrones es muy poco frecuente en otros tipos de ARN. Ambos tipos
de intrones son evolutivamente tempranos, indicando, un origen temprano de su formación.
Puedes leer más sobre el origen de los ARNt y su situación en el genoma en el artículo que
le dedicamos aquí.
Finalmente el ARNt es modificado de forma epigenética, con metilaciones, reducciones e
isomerizaciones de algunas de sus bases nitrogenadas, lo que dará lugar a que los ARNt
presenten bases poco frecuentes como la timina o el ácido inosílico.

16. 16
GENES ARN DE TRANSFERENCIA
Se encuentran en múltiples copias a lo largo del genoma y el número de copias es muy
variable entre especies. Todos los genes ARNt provienen de un ancestro común, siendo
elementos genómicos primitivos.
En Homo sapiens se encuentran dispersos por todo el genoma excepto en el cromosoma Y
y 22. Y preferentemente en los cromosomas 6 y 21.
A lo largo de la evolución este contenido ha ido modificando la estructura genómica pero la
función y la estructura de los ARNt funcionales se mantiene altamente conservada en todos
los organismos. Así, se ha observado que el contenido genómico en ARNt es un elemento
diferenciador entre los reinos biológicos. Las Archaeas presentan menor contenido
genómico en ARNt y la frecuencia del número de copias de cada subtipo de ARNt es muy
similar en todos ellos. Las Bacterias presentan una situación intermedia y el reino Eukarya
presenta la mayor complejidad.22 Presentan mayor número de copias y de subtipos de
ARNt, es decir mayor contenido genómico en ARNt pero además la frecuencia de número
de copias entre subtipos de ARNt es muy diferente entre sí. Esto quiere decir que para
decodificar un aminoácido, de todos los ARNt que contienen un anticodón correspondiente
al codón que codifica para ese aminoácido, hay mayor número de copias en el genoma de
determinados subtipos de ARNt frente a otros ARNt sinónimos para reconocer ese mismo
aminoácido.
FRAGMENTOS DE ARN DE TRANSFERENCIA
Los fragmentos de ARN de transferencia (TRF) son una clase establecida de moléculas
reguladoras constitutivas que se derivan de precursores y tRNAs maduros.22 Pertenecen a
una familia de ARN no codificantes cortos (ncARNs) presentes en la mayoría de
organismos. Estos ARN pueden ser tanto generado o producido en el éstres.
TRF son una clase abundante de pequeños ARN presente en todos los ámbitos de la vida
cuya biogénesis es distinto de miRNAs. En las células HEK293 humanos TRFs asocian con
Argonautes 1, 3 y 4 y no Argonaute 2 que es la principal proteína efectora de la función de
los genes miARN, pero por lo demás tienen propiedades muy similares a miRNAs,
indicando TRFs puede jugar un papel importante en el silenciamiento de ARN.

17. 17
INTERACCIONES CODON-ANTICODON
EL tRNA debe “cargar” un aminoácido que es el que se corresponde con su codón. Existen
20 aminoácidos, y entre 60 y 70 tRNA, luego existirán varios tRNA que llevan el mismo
aminoácido dada degeneración del código genético.
La reacción de adición de un aminoácido a un tRNA se realiza por medio de la acilación en
el extremo 3’ (el CCA-OH). Esta reacción esta catalizada por la aminoacil acil transferasas.
Existen unas 20 diferentes amonoacil acil transferasas, tantas como diferentes aminoácidos.
Estos enzimas cuentan con al menos 2 dominios, uno “lee” el anticodon y el otro el
aminoácido. Tienen que ser muy específicos en cargar el Aa porque sino el error puede ser
muy grave y pensad que no es trivial distinguir un aminoácido de otro (pensar por ejemplo
en Leu, Ile, Val.,...). Por eso estos enzimas tienen un mecanismo de doble lectura. Por
ejemplo en la primera lectura miran que el residuo no sea más grande de la cuenta, y en la

18. 18
segunda que no sea más pequeño. El caso es que consiguen un nivel de fiabilidad muy
elevada.
El mecanismo de acilación sugerido para el enzima se muestra en la Figura 8 y consta de: i)
reacción con ATP, ii) El aminoácido activado por el ATP interacciona con el OH libre en el
extremo 3’ de la adenosina final del tRNA.
Una vez tenemos cargado el tRNA con el aminoácido que corresponde, el tRNA debe ser
capaz de reconocer el triplete de bases del RNam (codon). Como ya sabéis eso se realiza
dentro del complejo sistema del ribosoma y será un tema. Básicamente la idea es de ir
poniendo el nuevo RNA(t) cargado en contacto con el péptido que se esta sintetizando. Eso
facilitará la formación del enlace peptídico y la liberación del RNA descargado. El proceso
seguirá hasta que llegue un codon de finalización UAA, UAG y UGA que no tiene RNA(t)
cargado y eso producirá la liberación del péptido y la disociación del polisoma.

19. 19
El reconocimiento codón-anticodón (3 bases mRNA con 3 bases del tRNA) se da por
medio de puentes de hidrógeno diferentes. Los 2 primeros nucleótidos forman interacciones
muy específicas tipo Watson-Crick. El apareamiento del tercer nucleótido es más flexible y
no siempre es Watson-Crick. Además es posible que el tercer nucleótido del codon llegue a
aparearse con un nucleótido que no es complementario. Esto es totalmente coherente con el
caracter del código genético, donde existen diversos codones que codifican para el mismo
aminoácido.

20. 20
CONCLUSIONES
 Investigamos, todo acerca del origen, la estructura y la función del ARN de
transferencia, posteriormente a esto, resumimos lo más importante, tomando en
cuenta el resto de detalles para una mejor comprensión.
 Conocimos todo acerca del origen del ARN de transferencia, e inclusive su
evolución.
 Analizamos los diferentes tipos de estructura del ARN de transferencia,
identificando las diferencias de cada una.
 Aprendimos todo acerca de sus funciones, y la importancia de cada una de dichas
fusiones, comprendiendo el proceso que realiza cada una para ejecutar su función.