¿Quién es el "mensajero" de la información genética del ADN?
En 1955, Brachet realizó experimentos con puntas de raíces de cebolla y amebas y descubrió que si se añadía ribonucleasa para descomponer el ARN en la célula, la síntesis de proteínas se detendría. Si se añade ARN extraído de levadura se volverá a sintetizar una determinada cantidad de proteína. Esto indica que la síntesis de proteínas está directamente relacionada con el ARN. Ese mismo año, Golstein y Plaut utilizaron isótopos radiactivos para marcar el ARN en el núcleo de las células de ameba, y luego el ARN marcado ingresó gradualmente al citoplasma desde el núcleo. Por lo tanto, la capacidad de llevar la información genética del ADN desde el núcleo al citoplasma para controlar la síntesis de proteínas es probablemente la cadena de ácido ribonucleico del ARN.
En 1948 se informó que después de que el bacteriófago infecta a las bacterias, produce un ARN muy inestable, la mayor parte del cual está conectado a los ribosomas, que son orgánulos celulares. Este informe atrajo la atención de S. Bner, Jacob (P.A. Jacob) y Meselson. Utilizaron isótopos radiactivos 13C y 15N para marcar proteínas antes de la infección por fagos, y 32P para marcar el ARN formado después de la infección, lo que demuestra que, de hecho, se forma un nuevo ARN después de la infección por fagos, que generalmente se combina con ribosomas. Al mismo tiempo, también demostraron que este ARN actúa como mensajero del ADN del fago, ordenando a los ribosomas bacterianos que produzcan proteínas de cubierta para el fago. Por lo tanto, podemos concluir que el ADN del fago dirige la síntesis de proteínas mediante el ARN mensajero "residente" en los ribosomas. Entonces, en 1961, anunciaron el descubrimiento de una nueva forma de ARN que actuaba como mensajero: el ARNm, conocido en inglés como “messanger RNA”.
¿De dónde procede el ARNm mensajero? Es una cadena de polinucleótidos sintetizada desde el lado 51 al lado 31 bajo la acción de la ARN polimerasa y siguiendo el principio de apareamiento de bases complementarias, es decir, las reglas de G/G y A/U. Este proceso se llama transcripción. Aparentemente, después de la transcripción, la información de la plantilla de ADN se "transcribe" en ARNm. La síntesis de ARNm ocurre en el núcleo y luego nada hacia el citoplasma a través de la membrana nuclear para guiar la síntesis de proteínas. Hay muchos experimentos para probar el fenómeno de la transcripción en la historia, dos de los cuales son los experimentos más famosos de síntesis enzimática de ARN e hibridación ADN-ARN.
En 1961, P A Weiss y Hurwitz descubrieron una enzima que puede sintetizar ARN en una plantilla de ADN. Esta enzima se llama ARN polimerasa dependiente de ADN, o ARN polimerasa para abreviar. Esta enzima se encuentra en casi todas las células. Muchas de sus propiedades son similares a las de la ADN polimerasa. Requiere compuestos de alta energía, los cuatro ribonucleótidos trifosfato (ATP, UTP, GTP y CTP), para proporcionar energía. Se utiliza una pequeña cantidad de ADN como plantilla y luego se añaden cuatro desoxinucleótidos. Como resultado, se pueden sintetizar moléculas de ARN complementarias a una cadena de ADN. Además, excepto que el uracilo U en el molde de ADN representa la timina T, la proporción de bases del ARN es siempre la misma que la del molde de ADN bicatenario. Cuando uno de los ADN monocatenarios se utiliza como plantilla de transcripción, las proporciones de bases del ARN producto son complementarias a las de los ADN monocatenarios. Los experimentos sobre la síntesis enzimática de ARN han demostrado que la síntesis de ARN utiliza el ADN como plantilla y se transcribe según el principio del apareamiento de bases complementarias.
Otra evidencia convincente de que el ADN transcribe el ARN basándose en el principio del emparejamiento de bases complementarias proviene de experimentos de hibridación ADN-ARN. Como sabemos, dos cadenas de ADN se mantienen unidas mediante enlaces de hidrógeno entre bases complementarias. Si el ADN se calienta lentamente a 100°C, los enlaces de hidrógeno entre las bases se romperán y las dos cadenas se separarán. Esto se llama desnaturalización o fusión. Si se enfrían lentamente, las dos hebras complementarias separadas se vuelven a unir en dobles hebras debido al enlace de hidrógeno, lo que se denomina recocido o renaturalización.
Durante el proceso de transcripción, el ARN se mezcla con la cadena de ADN según el principio de complementariedad de bases, por lo que no solo se produce el hibridación entre las dos cadenas de ADN, sino que también la prueba de hibridación de una cadena de ADN con ARN y ARN es una forma intuitiva y eficaz. para comprobar la correspondencia entre el método del ADN y el ARN. En 1961, Hall y Spigerman utilizaron esta técnica para confirmar la transcripción del ADN.
No importa qué tipo de ARN sea, se transcribe utilizando el ADN como plantilla. No sólo el ARN mensajero, sino también el ARNr y el ARNt que forman los ribosomas.