ARN transferente

O ARN transferente, ARN de transferencia ou ARNt (tRNA é o seu símbolo tomado do inglés) é un tipo de ácido ribonucleico encargado de transportar os aminoácidos aos ribosomas para incorporalos ás proteínas que se están formando alí durante a síntese proteica. Os ARNt representan aproximadamente o 15% do ARN total da célula.Devlin, T. M. 2004. Bioquímica, 4ª edición. Reverté, Barcelona. ISBN 84-291-7208-4

 Estrutura 
miniatura|Estrutura terciaria funcional en L do ARNt. No cadro pequeno a súa estrutura sen dobrar en "folla de trevo".
miniatura|200px|Representación esquemática da estrutura secundaria en folla de trevo do ARNt mostrando os seus catro brazos. Os tramos rectos teñen emparellamento de bases e os curvos son bucles sen emparellamentos (estruturas talo-bucle). O brazo A é o brazo anticodón. No extremo oposto está o brazo aceptor do aminoácido. D é o brazo DHU, e T é o brazo TΨC. Móstrase un 5º brazo que teñen ás veces (γ).

Un ARNt ten unha lonxitude de entre 65 e 110 nucleótidos, e unha masa molecular de 22.000 a 37.000 daltons. Está disolvido no citoplasma celular. Os ARNt poden presentar nucleótidos pouco usuais como o ácido pseudouridílico, ácido inosínico e mesmo nucleótidos con bases características do ADN como a timina.

O ARNt presenta zonas de complementariedade intracatenaria, é dicir, zonas con bases complementarias dentro da mesma cadea, o que determina que a molécula se dobre sobre si mesma e esas zonas se coloquen unhas en fronte das outras, e as bases se emparellen dando unha estrutura característica semellante á dun trevo coas súas tres follas e o talo, coñecida como estrutura secundaria en "folla de trevo".

Na estrutura secundaria dos ARNt distínguense as seguintes partes:
 Brazo aceptor ou brazo aminoácido, formado polos extremos 5' e 3'. O extremo 3' en todos os ARNt posúe a secuencia CCA, cuxo grupo 3'-OH terminal serve de lugar de unión co aminoácido. O extremo 5' case sempre acaba cun GMP ou ácido guanílico (pG). O brazo ten emparellamento intracatenario de bases entre as bases complementarias, excepto no extremo final, onde se une o aminoácido, xa que alí o extremo 3' sobresae máis ca o 5'.
 O bucle ou brazo T, tamén chamado TΨC, que actúa como lugar de recoñecemento do ribosoma. Ten emparellamento de bases no tramo inicial, pero non na asa final. Contén pseudouridina (Ψ) e ribotimidina (coa timina típica do ADN).
 O bucle ou brazo D, tamén chamado brazo DHU porque con frecuencia ten a base rara dihidrouridina. Presenta emparellamento de bases ao principio e sen emparellamentos ao final.
 O brazo anticodón, que despois dun tramo con emparellamentos ten un bucle que contén unha secuencia de tres bases chamada anticodón. O nucleótido 5' do anticodón pode ter bases nitroxenads raras como a inosina ou pseudouridina e nel poden darse emparellamentos de bases non estándar (é dicir, non A-U ou G-C) co codón. Cada ARNt "cargado" co seu correspondente aminoácido únese no ribosoma ao ARNm pola rexión do anticodón, emparellándose con tripletes de bases do ARNm ou codóns, no proceso da tradución da información xenética durante a síntese das proteínas. Codón e anticodón teñen bases complementarias. O ARNt levará o aminoácido que segundo o código xenético corresponde ao codón co cal se vai unir.
miniatura|esquerda|Estrutura secundaria en folla de trevo onde se ven os tramos con emparellamentos de bases e os bucles sen emparellamentos nun ARNtPhe de lévedo.

Poden ter ademais un 5º brazo pequeno entre o T e o brazo anticodón.

Estes catro brazos da estrutura secundaria en "folla de trevo" non están estendidos en cruz na célula, senón que se dobran sobre si mesmos, orixinando unha estrutura terciaria con forma de L retorto.

Nas células como mínimo hai 31 ARNt distintos (máis que os 20 aminoácidos estándar) e cada un deles recoñece un só aminoácido, pero o normal é que haxa máis, pero non é necesario que haxa tantos coma codóns codificantes (61) debido ao cambaleo no emparellamento de bases. Outra característica dos ARNt é que ademais das catro bases fundamentaies presentan outras bases púricas e pirimidínicas menos frecuentes. Os encimas aminoacil ARNt sintetases catalizan a unión de cada aminoácido á súa molécula de ARNt específica. Cada aminoacil ARNt sintetase ten a capacidade de distinguir un aminoácido en particular dos restantes 19, a pesar de que algúns deles son moi similares quimicamente. De igual modo, estes encimas recoñecen con precisión a molécula correcta de ARNt para emparellalo co correspondente aminoácido. A reacción que une ao aminoácido co seu ARNt é a mesma para cada aminoácido, o cal, unha vez enlazado no ARNt terá a suficiente enerxía no enlace aminoácido:ARNt para catalizar a reacción que máis adiante unirá un aminoácido con outro por enlace peptídico durante a síntese de proteínas.

 Función 
Os ARNt son intermediarios esenciais entre o ADN e as proteínas. Cada ARNt só pode transferir un único aminoácido. Un ARNt que acepta a alanina escríbese ARNtAla, e un que transporte a lisina sería ARNtLys.

A unión do aminoácido específico co extremo 3' do ARNt require a intervención dun encima aminoacil ARNt sintetase. O recoñecemento do ARNt apropiado polas sintetases non só está mediado polo anticodón, senón que o brazo aceptor xoga tamén un importante papel .

As reaccións que se producen son:
 aminoácido + ATP → aminoacil-AMP + PPi
 aminoacil-AMP + ARNt → aminoacil-ARNt + AMP

Ás veces, certos organismos poden carecer dunha ou de máis aminoacil ARNt sintetases. Isto orixina que o ARNt cargue un aminoácido incorrecto. Nese caso outro encima debe corrixir o aminoácido errado e modificalo para que sexa o correcto. Por exemplo, a bacteria Helicobacter pylori carece da glutaminil-ARNt sintetase (que carga glutamina no ARNt), e, por tanto, a glutamato-ARNt sintetase (da que non carece) carga incorrectamente no ARNt glutamato en lugar de glutamina. Posteriormente o encima amidotransferase converte a cadea lateral do glutamato na cadea lateral da glutamina, desfacendo o erro e formando o correcto ARNtGln.

Unha vez unido o aminoácido, o ARNt diríxese ao ribosoma onde o anticodón do ARNt se une ao codón do ARN mensaxeiro por emparellamento de bases complementarias (A=U, C=G). Deste modo, os ARNt van achegando, un a un, levando os aminoácidos, os cales son ensamblados no ribosoma para formar a cadea polipeptídica segundo a secuencia de codóns do ARNm e as correspondencias do código xenético.

 Unión ao ribosoma 
miniatura|250px|Tradución.

O ribosoma ten tres sitios ou centros de unión para os ARNt que ocupan o espazo entre as dúas subunidades do ribosoma. Son os seguintes: sitio A (aminoacil), P (peptidil), e E (de expulsión ou saída). No sitio A entra un ARNt co novo aminoácido que se vai incorporar á proteína. No sitio P está o ARNt que leva a cadea polipeptídica en crecemento. O sitio E é un centro desde onde se expulsan os ARNt que xa deixaron o seu aminoácido no ribosoma e acabaron a súa misión.

Ademais, o ribosoma ten outros dous sitios de unión para os ARNt que se usan durante a descodificación do ARNm ou durante a iniciación da tradución de proteínas. Son o sitio T (para o chamado factor de elongación termoinestable ou EF-Tu) e o sitio I (de iniciación). Por convención, os sitios de unión do ARNt denótanse con dúas letras, xa que ás veces están formados por partes distintas, e sempre se pon primeiro a parte que está na subunidade menor do ribosoma e despois a que está na maior; por exemplo, o sitio A escríbese a miúdo como A/A, o P como P/P etc.

Unha vez que se inicia a tradución, o primeiro aminoacil ARNt colócase no sitio P/P, listo para iniciar un ciclo de elongación. Durante a elongación da proteína, o ARNt únese primeiro ao ribosoma formando parte dun complexo co factor de elongación termoinestable (EF-Tu) bacteriano ou o seu equivalente eucariótico (eEF-1). Este sitio de unión inicial chámase sitio A/T porque a el se unen o ARNt e o factor termoinestable. No sitio A/T, a parte A está situada na subunidade menor do ribosoma, onde tamén está localizado o sitio de descodificación do ARNm, que é o sitio onde se le o codón do ARNm durante a tradución. A parte T do sitio está situada principalmente na subunidade maior do ribosoma, onde o factor EF-Tu bacteriano (ou o eEF-1 eucariótico) interacciona co ribosoma.

Unha vez que a descodificación dese codón do ARNm está completa, o aminoacil-ARNt está unido no sitio A/A e está listo para establecer o seguinte enlace peptídico con outro aminoácido. No sitio P/P atópase o peptidil-ARNt que vai transferir o polipéptido en crecemento ao aminoacil-ARNt do sitio A/A (é dicir, todo o polipéptido en crecemento únese ao novo aminoácido acabado de chegar). Cando se forma o enlace peptídico, o ARNt do sitio P/P é perde o polipéptido, e quédalle o extremo 3’ libre, mentres que o ARNt do sitio A/A recolle toda a cadea poplipeptídica en formación, que agora é un aminoácido máis longa, xa que se establece un enlace peptídico entre o polipéptido e o aminoácido que levaba dito ARNt. Para permitir que comece un novo ciclo de elongación, os ARNt móvense a través do sitio híbrido A/P e P/E, e acaban situándose nos sitios P/P e E/E. O ARNm tamén se move un codón e o sitio A/T queda baleiro e preparado para que entre nel un novo ARNt nun novo ciclo de elongación. Finalmente, o ARNt situado no sitio E/E abandona o ribosoma.

En realidade, o primeiro sitio que recibe o aminoacil ARNt nas bacterias é o sitio P/I do ribosoma, no cal se sitúa o factor de iniciación chamado IF2 en bacterias, que trae o ARNt. Non obstante, a existencia deste sitio P/I nos ribosomas de eucariotas e arqueas non foi aínda confirmado.

 Xenes dos ARNt 
O número de xenes dos ARNt nos distintos organismos varía. O verme nematodo Caenorhabditis elegans, que ten un total de 29.647 xenes no seu xenoma nuclear WormBase web site, http://www.wormbase.org , release WS187, date 25-Jan-2008., presenta 620 xenes que codifican ARNt.Hartwell LH, Hood L, Goldberg ML, Reynolds AE, Silver LM, Veres RC. (2004). Genetics: From Genes to Genomes 2nd ed. McGraw-Hill: New York, NY. p 264. O lévedo Saccharomyces cerevisiae ten 275 destes xenes. No xenoma humano unha estimación é que hai en total uns 27.161 xenes Ensembl release 48 - Dec 2007 http://www.ensembl.org, e deles uns 4.421 son xenes de ARN que non codifica proteínas, entre os que se inclúen os xenes de ARNt. Hai 22 xenes mitocondriais de ARNt;Ibid. p 529. 497 xenes nucleares que codifican moléculas de ARNt citoplasmático e 324 pseudoxenes relacionados cos ARNt.

Os xenes do ARNt citoplasmático poden agruparse en 49 familias de acordo coas características dos seus anticodóns. Estes xenes atópanse en todos os cromosomas, excepto o 22 e o Y. Un enorme agrupamento de 140 xenes de ARNt está situado en 6p, e no cromosoma 1.

 Bioxénese do ARNt 
En eucariotas os ARNt son transcritos pola ARN polimerase III en forma de pre-ARNt no núcleo. A ARN polimerase III recoñece nos xenes de ARNt dúas secuencias promotoras internas (A-box e o promotor interno B). O primeiro promotor empeza no nucleótido 8 do ARNt maduro e o segundo promotor está situado a 30-60 nucleótidos do anterior. A transcrición termina despois de chegar a un tramo de catro ou máis timidinas seguidas.

Os pre-ARNt sofren grandes modificacións no núcleo. Algúns pre-ARNt conteñen intróns; en bacterias sofren un auto-splicing, e en eucariotas e arqueas son eliminados por unha endonuclease. A secuencia inicial 5' é eliminada por unha ARNase P, e a do extremo 3' é eliminada pola ARNtase Z. Unha notable excepción é a arquea Nanoarchaeum equitans, a cal non posúe ARNase P e ten un promotor situado de maneira que a transcrición empeza no extremo 5' do ARNt maduro. O extremo 3' CCA non está codificado e engádese despois da transcrición por unha nucleotidil transferase.

Antes de que os ARNt sexan exportados do núcleo ao citoplasma polo Los1/Xpo-t,Kutay, U. .; Lipowsky, G. .; Izaurralde, E. .; Bischoff, F. .; Schwarzmaier, P. .; Hartmann, E. .; Görlich, D. . (1998). "Identification of a tRNA-Specific Nuclear Export Receptor". Molecular Cell 1 (3): 359–369. doi:10.1016/S1097-2765(00)80036-2. PMID 9660920.Arts, G. J.; Fornerod, M. .; Mattaj, L. W. (1998). "Identification of a nuclear export receptor for tRNA". Current Biology 8 (6): 305–314. doi:10.1016/S0960-9822(98)70130-7. PMID 9512417. os ARNt son aminoacilados (únese o aminoácido). A orde dos eventos de procesamento non foi conservado nas liñas filoxenéticas. Por exemplo nos lévedos, o splicing non se leva a cabo no núcleo senón no lado citoplásmico das membranas das mitocondrias.Yoshihisa, T.; Yunoki-Esaki, K.; Ohshima, C.; Tanaka, N.; Endo, T. (2003). "Possibility of cytoplasmic pre-tRNA splicing: the yeast tRNA splicing endonuclease mainly localizes on the mitochondria". Molecular biology of the cell 14 (8): 3266–3279. doi:10.1091/mbc.E02-11-0757. PMC 181566. PMID 12925762. http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pmcentrez&artid=181566.

 Notas 

 Véxase tamén 
 Outros artigos 
 ARNtm bacteriano
 ARNm
 ARNr
 EF-G

 Ligazóns externas 
 tRNAdb (updated and completely restructured version of Spritzls tRNA compilation) 
 tRNA link to heart disease and stroke
 GtRNAdb: Collection of tRNAs identified from complete genomes
 Molecule of the Month © RCSB Protein Data Bank:
 Transfer RNA
 Aminoacyl-tRNA Synthetases
 Elongation Factors
 Rfam entry for tRNA

Categoría:ARN