Conceptos biológicos

Sobre ADN, ARN, proteínas y vacunas genéticas

¿Qué es el ARN MENSAJERO?

Si pensamos al ADN como el “libro de instrucciones” completo de la célula, el ARN mensajero es equivalente a los apuntes de la parte del libro de instrucciones que se va a usar en un momento dado, y las proteínas son las piezas de la célula que se arman en base a esos apuntes.

...leer más

Es conocido que el ADN (ácido desoxirribonucleico) es la molécula que tiene la información genética. La información en el ADN está dada por secuencias de 4 “letras”, que son A, T, G y C. Lo que se abrevia con estas letras son estructuras químicas de ciertas partes de la molécula de ADN, usualmente llamadas “bases”, o más correctamente nucleobases. Concretamente, una nucleobase es una decena de átomos de carbono, nitrógeno, oxígeno e hidrógeno conectados entre sí de determinada manera. Algunos átomos de las nucleobases están unidos a átomos de otras partes de la enorme molécula de ADN, que sirven para sostener en su lugar a las nucleobases, y que son idénticas cualquiera sea la secuencia. Cada una de nuestras células contiene 46 moléculas de ADN que en su conjunto comprenden 6200 millones de nucleobases. La mitad de esta información proviene de nuestros padres y la mitad de nuestras madres, o sea que la información “no redundante” que tenemos está en 23 moléculas de ADN, con un total de 3100 millones de nucleobases.

El ARN (ácido ribonucleico) es una molécula “pariente” del ADN. Tiene una estructura parecida, pero con algunas diferencias. Una de estas diferencias es que en el ARN, en lugar de la nucleobase T, aparece otra llamada U. Una parte del ARN de nuestras células cumple la función de ARN mensajero: cada vez que, entre la gigantesca cantidad de información que está en el ADN, una célula precisa usar la partecita en particular que contiene las instrucciones para fabricar una determinada proteína, esa partecita (algunos cientos o miles de nucleobases) es copiada dando una secuencia de ARN. Por ejemplo, una secuencia de ADN que sea “ATTCG” será copiada dando la secuencia de ARN “AUUCG”. Luego, las secuencias de ARN son traducidas: cada conjunto de tres bases especifica un tipo diferente de aminoácido, y diferentes secuencias de aminoácidos corresponden a las diferentes proteínas. Las moléculas de ARN mensajero duran solo algunas horas antes de ser degradadas. Otras moléculas de ARN, diferentes a las que hacen de ARN mensajero, cumplen otras funciones también necesarias para este proceso de traducción. Estas se llaman ARN ribosomal y ARN de transferencia. Se cree que el ARN surgió en la evolución antes que el ADN y que las proteínas: en ese muy temprano “mundo del ARN”, el ARN cumplía las funciones que ahora tiene el ADN y también las que ahora tienen las proteínas.

Cada organismo es diferente a otro porque tiene diferentes proteínas, y esto a su vez se debe a que tiene diferente ADN, y diferentes ARN mensajeros.

Tomado de Wikipedia.

ARN y ADN. Si bien en las células normalmente el ADN es una doble hebra y el ARN es de una sola hebra, como se muestra en la figura, en algunos virus existe también ARN de doble hebra, y ADN de una sola hebra. No todas las diferencias moleculares entre ARN y ADN están representadas en la figura.


Imagen tomada de axsampedro.com/biotecnologia/dogma-central-de-la-biologia-molecular, y modificada.

Del ADN a las proteínas. En los organismos vivos, la información almacenada para el “largo plazo”, lo cual incluye la transmisión a la descendencia, está en forma de ADN. El ADN es copiado (técnicamente, es “replicado”) cuando una célula se divide para dar lugar a dos. De la gran cantidad de información contenida en el ADN, la que se necesita usar, en una célula dada y en un momento dado, es copiada (técnicamente, es “transcrita”) a moléculas de ARN mensajero. A su vez, con esta información se sintetizan proteínas, en un proceso que técnicamente se llama “traducción”.


Los virus ¿tienen genoma? ¿están vivos?

Los virus tienen genoma, ya sea de ADN o de ARN, pero no están vivos: para usar la información que hay en sus genomas, los virus necesitan parasitar células vivas.

...leer más

Mientras que los genomas de los organismos vivos son siempre de ADN, los de los virus son en unos casos de ADN y en otros de ARN. Los virus no son organismos vivientes: no pueden copiar su material genético, producir proteínas, ni realmente hacer nada excepto cuando colonizan células vivas.

Los virus que tienen genoma de ADN aprovechan los mecanismos de las células que colonizan, tanto para copiar su genoma como para generar ARN mensajeros y proteínas en base a las instrucciones presentes en el genoma viral. Entre los virus con genoma de ARN hay mecanismos variados, pero en los coronavirus en particular el genoma viral funciona como ARN mensajero, especificando entonces directamente las proteínas virales. Algunas de estas proteínas virales cumplen la función de copiar el genoma del virus, para lo cual son necesarias también moléculas que aporta la célula infectada. En este proceso de copia se producen errores, que si no son corregidos generan mutaciones en el virus; una de las proteínas del virus se encarga de corregir esos errores, si bien esta corrección no es perfecta.

¿QUÉ QUIERE DECIR "VACUNAS GENÉTICAS"?

Tradicionalmente, en las vacunas se utilizan virus o bacterias enteros, o bien algunas de sus proteínas. En cambio, las vacunas genéticas, más nuevas, simplemente tienen las instrucciones para que nuestras células fabriquen determinadas proteínas virales o bacterianas. Luego el sistema inmune fabrica anticuerpos y otras defensas contra estas proteínas foráneas.

...leer más

El mecanismo de las vacunas genéticas consiste en introducir en nuestras células una molécula de ADN o ARN que contiene las instrucciones para producir una proteína del patógeno (virus o bacteria) contra el cual se quiere vacunar. Cada una de nuestras células está delimitada por lo que se llama una membrana celular, que no deja pasar a cualquier molécula. Por eso, en las vacunas genéticas se usan diferentes estrategias para que el ADN o ARN mensajero entre en nuestras células. Una de ellas (como en las vacunas experimentales para el COVID-19 rusa y de AstraZeneca) es poner ADN dentro de un virus inofensivo pero que tiene la capacidad de ingresar a las células. Otra estrategia (como en la vacunas experimentales para el COVID-19 de Moderna y de Pfizer-BioNTech) es colocar un ARN mensajero dentro de una minúscula partícula hecha de moléculas aceitosas (lípidos), que tiene facilidad para atravesar las membranas celulares. Una vez que estos ADN o ARN están dentro de nuestras células, éstas producen la proteína del patógeno, y luego el sistema inmunitario genera defensas (anticuerpos y otras) contra esta proteína extraña.