Expressió gènica

#Introducció

L’expressió gènica és el procés mitjançant el qual la informació continguda en els gens d’una seqüència d’ADN es transcriu en RNA i, posteriorment, es tradueix en proteïnes funcionals, proporcionant una visió detallada del comportament molecular dels gens en diferents condicions i contextos biològics.

Una molècula d’ADN no és només una llarga cadena de nucleòtids. En realitat, es divideix en unitats funcionals anomenades gens.

Cada gen proporciona les instruccions per formar un producte funcional, és a dir, una molècula necessària per exercir un treball a la cèl·lula. En molts casos, el producte funcional és una proteïna.

Per exemple, a l’experiment de Mendel, el gen del color de les flors té les instruccions per fer una proteïna que ajuda a produir molècules acolorides (pigments) als pètals de les flors.

En aquest esquema, veiem com el gen del color de les flors que va estudiar Mendel es compon d’una tira d’ADN que es troba en un cromosoma.

L’ADN del gen especifica la producció d’una proteïna que ajuda a formar pigments. Quan la proteïna és present i és funcional, es produeixen pigments i les flors de la planta tenen un color lila.

El producte funcional de la majoria dels gens són proteïnes, o per ser més exactes, polipèptids.

El terme polipèptid només és una paraula per designar una cadena d’aminoàcids. Tot i que moltes proteïnes es conformen d’un sol polipèptid, algunes estan fetes de diversos polipèptids. Els gens que especifiquen polipèptids es coneixen com a gens codificants de proteïnes.

No tots els gens codifiquen proteïnes. Per contra, alguns proporcionen instruccions per produir molècules d’ARN funcionals, com els ARN de transferència i els ARN ribosomals que exerceixen papers en la traducció.

#Com pot una seqüència d’ADN d’un gen determinar quina proteïna es forma?

Molts gens proporcionen instruccions per produir polipèptids. Com dirigeix exactament l’ADN la construcció d’un polipèptid?

Aquest procés consta de dos passos: transcripció i traducció.

• A la transcripció, la seqüència d’ADN d’un gen es copia per obtenir una molècula d’ARN. Aquest procés és anomenat transcripció perquè implica tornar a escriure, o transcriure, la seqüència d’ADN en un “alfabet” d’ARN similar. En eucariotes, la molècula d’ARN ha de sotmetre’s a un processament per convertir-se en un ARN missatger (ARNm) madur.

• A la traducció, la seqüència d’ARNm es descodifica per especificar la seqüència d’aminoàcids d’un polipèptid. El nom traducció reflecteix que la seqüència de nucleòtids de l’ARNm s’ha de traduir a l’idioma, completament diferent, dels aminoàcids.

Per exemple, suposem que les dues cadenes d’ADN tenen les següents seqüències:

            5'-ATGATCTCGTAA-3' 
            3'-TACTAGAGCATT-5'

La transcripció d’una de les cadenes d’ADN produeix un ARNm amb una seqüència gairebé idèntica a l’altra cadena d’ADN. A causa de les diferències bioquímiques entre l’ADN i l’ARN, les T de l’ADN es reemplacen amb U a l’ARNm.

La seqüència d’ARNm és:

            5'-AUGAUCUCGUAA-5'

Un cop completada la transcripció, la traducció implica llegir els nucleòtids de l’ARNm en grups de tres, cadascun dels quals especifica un aminoàcid (o proporciona un senyal de terminació que indica que ha finalitzat la traducció).

            3'-AUG AUC UCG UAA-5'

AUG → metionina
AUC → isoleucina
UCG → serina
UAA → "stop"