El ARN es un ácido nucleico versátil que funciona en la transferencia de información, catálisis, regulación génica y estructura celular. Su expresión e identidad se analizan mediante secuenciación de ARN y Northern blot. A diferencia del ADN, el ARN es típicamente monocatenario, contiene ribosa en lugar de desoxirribosa y usa uracilo en lugar de timina. El grupo hidroxilo 2-prime de la ribosa hace que el ARN sea químicamente más reactivo que el ADN.

ARN Mensajero

El ARN mensajero transporta información genética del ADN al ribosoma para la síntesis de proteínas. En eucariotas, el pre-ARNm experimenta un procesamiento extenso. Se añade una caperuza de 7-metilguanosina al extremo 5-prime, protegiendo el transcripto de la degradación y facilitando el inicio de la traducción. Se añade una cola de poli-A de 100 a 250 residuos de adenina al extremo 3-prime, mejorando la estabilidad y la exportación desde el núcleo. Los intrones se eliminan mediante splicing, permitiendo que un solo gen produzca múltiples variantes de proteína a través del splicing alternativo.

ARN de Transferencia

El ARN de transferencia es la molécula adaptadora que traduce el código genético. Cada ARNt tiene una estructura secundaria característica en forma de hoja de trébol con tres bucles-tallo y un tallo aceptor. El bucle del anticodón contiene tres bases que se aparean con el codón del ARNm. El extremo 3-prime siempre lleva la secuencia CCA, donde se une el aminoácido. Los ARNt están extensamente modificados, con más de 100 modificaciones de bases diferentes identificadas. Las aminoacil-ARNt sintetasas unen el aminoácido correcto a cada ARNt, un proceso llamado carga, que requiere ATP y asegura la fidelidad de la síntesis de proteínas.

ARN Ribosómico

El ARN ribosómico es el componente catalítico y estructural de los ribosomas. En E. coli, el ribosoma 70S consiste en una subunidad grande 50S que contiene ARNr 23S y 5S, y una subunidad pequeña 30S que contiene ARNr 16S. En eucariotas, el ribosoma 80S tiene subunidades 60S y 40S con ARNr correspondientemente más grandes. El ARNr 23S de la subunidad grande cataliza la formación del enlace peptídico, lo que convierte al ribosoma en una ribozima. Las secuencias de ARNr están altamente conservadas y se usan extensamente en el análisis filogenético.

ARN Nuclear Pequeño

Los ARN nucleares pequeños son componentes del espliceosoma, el complejo que elimina intrones del pre-ARNm. Las snRNP principales, U1, U2, U4, U5 y U6, reconocen los sitios de splicing y catalizan la reacción de splicing a través de interacciones ARN-ARN. El ARNsn U1 se aparea con el sitio de splicing 5-prime, y el ARNsn U2 reconoce el punto de ramificación. El espliceosoma se ensambla gradualmente, experimentando múltiples reordenamientos conformacionales impulsados por la hidrólisis de ATP.

MicroARN y ARN Pequeño Interferente

Los microARN son ARN pequeños no codificantes de aproximadamente 22 nucleótidos que regulan la expresión génica post-transcripcionalmente. Se transcriben como ARNmi primarios, se procesan en el núcleo por Drosha, y se exportan al citoplasma donde Dicer produce el ARNmi maduro. El ARNmi se carga en el complejo de silenciamiento inducido por ARN, donde se aparea con ARNm diana, típicamente en la región no traducida 3-prime, llevando a la represión traduccional o degradación del ARNm.

Los ARN pequeños interferentes se derivan de moléculas de ARN bicatenario más largas de origen exógeno, como el ARN viral. Siguen una ruta similar pero típicamente muestran complementariedad perfecta con sus dianas, llevando a la escisión del ARNm en lugar de la represión traduccional. La ruta de interferencia de ARN es un mecanismo de defensa antiviral conservado y una poderosa herramienta de investigación.

ARN Largo No Codificante

Los ARN largos no codificantes son transcriptos de más de 200 nucleótidos que no codifican proteínas. Regulan la expresión génica a través de diversos mecanismos, incluyendo la remodelación de la cromatina, la regulación transcripcional y el procesamiento post-transcripcional. XIST media la inactivación del cromosoma X en mujeres recubriendo el cromosoma X inactivo y reclutando modificaciones represivas de la cromatina. Otros ARNlnc funcionan como andamios para complejos proteicos, señuelos para factores de transcripción o guías para enzimas modificadoras de la cromatina.

Otros ARN Funcionales

Varios tipos adicionales de ARN realizan funciones especializadas. La ribonucleasa P es una ribozima que procesa precursores de ARNt. El ARN de la partícula de reconocimiento de la señal es parte del complejo que dirige las proteínas al retículo endoplasmático. El ARN de la telomerasa proporciona la plantilla para la elongación de los telómeros. Los ARN CRISPR guían las proteínas Cas hacia ácidos nucleicos extraños en la inmunidad adaptativa bacteriana. Los ribointerruptores son elementos de ARN en la región no traducida 5-prime de los ARNm que se unen directamente a metabolitos y regulan la expresión génica sin participación de proteínas.