Dogma central de la biología molecular: moléculas y procesos involucrados
El dogma central de la biología molecular establece los criterios, generalmente aceptados por los biólogos modernos, acerca del flujo de la información genética en los seres vivos, involucrando tanto moléculas como procesos.
En última instancia, el énfasis del Dogma recae en la irreversibilidad del flujo de la información biológica. Una vez que esta se manifiesta en forma de péptidos, no se puede regresar. Es decir, el flujo de la información genética es irreversible y sigue la dirección ADN → Proteínas, jamás Proteínas → ADN.
La historia ha demostrado, sin embargo, que el flujo de la información genética en los seres vivos, y los virus, es mucho más complejo que esto.
El “dogma” original fue propuesto por Francis Crick en los años 50, en términos de la comprensión del proceso de síntesis de las proteínas.
Índice del artículo
- 1 Moléculas y procesos involucrados
- 2 Las excepciones del dogma
- 3 Resumen de los postulados del dogma
- 4 Referencias
Las moléculas biológicas informacionales a las que alude el dogma son el ácido desoxirribonucleico (ADN), el ácido ribonucleico (ARN) y las proteínas (más apropiadamente, los péptidos).
Sin embargo, desde el punto de vista del dogma original, no todo ADN ni todo ARN participa del flujo de información ADN → Proteínas, tal como éste lo establece. Todos los péptidos sí.
El primer postulado del dogma establece que toda la información biológica que especifica las características y potencialidades de cualquier organismo vivo está inscrita en su ADN.
Esta información incluye, obviamente, los genes que codifican para proteínas. Pero el ADN codifica no solo para péptidos, sino también para otras biomoléculas de ARN con función propia.
Un corolario importante de este primer postulado es que la información almacenada en el ADN es copiada en moléculas idénticas. Este proceso se denomina replicación del ADN (ADN → ADN), y es llevado a cabo por ADN polimerasas.
El segundo postulado del dogma establece que un gen que codifica para un péptido es transcrito por una ARN polimerasa (transcriptasa) a un ARN mensajero (ARNm), es decir, ADN → ARN. Pero el ADN codifica también para otras biomoléculas funcionales que no son péptidos.
Estos genes también son sujetos a transcripción por ARN polimerasas específicas para dar origen a ARNs con función propia.
Los ribosomas, por ejemplo, están constituidos tanto por proteínas como por moléculas de ARN. Las moléculas de ARN ribosomales están codificadas en el ADN en los denominados genes ribosomales (ADNr).
Existe una enorme gama de ARNs que cumplen su función tal como son, sin necesidad de ser traducidos. Todos están codificados en el ADN.
Estos ARNs incluyen, entre otros, a los ARNs de transferencia, cada uno codificado por su propio gen, los ARNs pequeños nucleares, los ARN pequeños nucleolares, los microARNs, etc.
El tercer postulado del dogma establece que los ARNm son sustrato de los ribosomas. Estos convierten un mensaje codificado en nucleótidos en uno codificado en aminoácidos mediante el proceso de traducción biológica, es decir, ARN → Péptido.
Es así como, desde la óptica más sencilla, el flujo de información de un gen que codifica para un péptido se verifica diariamente en todos los seres vivos. Sin embargo, este dogma ha cambiado mucho desde su planteamiento original por Francis Crick en los años 50 para poder reflejar una realidad más compleja.
Las así denominadas “excepciones del dogma” son más bien su complemento. Cuando uno considera dentro del dogma lo que ocurre con los entes biológicos que denominamos virus, el panorama cambia un poco.
Es cierto que en los organismos celulares toda la información genética está codificada en forma de moléculas de ADN doble banda, las cuales son duplicadas por replicación (ADN → ADN). Pero en el mundo de los virus encontramos genomas no solo de ADN, sino también de ARN.
Algunos de estos ARNs producen copias de sí mismos mediante un proceso de replicación del ARN (es decir, ARN → ARN). Las enzimas a cargo de este proceso se denomina ARN replicasas.
Por otro lado, si bien es cierto que porciones del ADN pueden ser transcritas en moléculas de ARN por transcripción (ADN → ARN), lo contrario también es posible.
Es decir, hay moléculas de ARN que pueden ser (retro)transcritas a ADN a través de un proceso de transcripción inversa (ARN → ADN). Esta actividad enzimática es llevada a cabo por una transcriptasa inversa.
Finalmente, como ya lo habíamos mencionado, no todos los genes codifican para péptidos, y no todos los ARN son ARNm.
Que estos sean los más “importantes” porque dan origen a los ejecutores de funciones en una célula es cierto. Que los péptidos (y proteínas homo- y hetero- peptídicas) sean informacionalmente muy complejos, también es cierto. Pero sin los otros ARNs que no son ARNm, la vida no sería posible.
Además, existen transcritos de ARN que tienen actividad enzimática por sí mismos (las ribozimas, o ARNs con actividad catalítica). En este caso, pues, llegar a péptido no es el objetivo informacional último.
Resumiendo, el dogma “enriquecido” establece que:
1. Las moléculas que almacenan la información genética de los seres vivos y los virus son capaces de generar copias de ellas mismas por síntesis homocatalítica (replicación)
– ADN → ADN
– ARN → ARN
2. Las reacciones heterocatalíticas (transcripción) de los ácidos nucleicos puede generar mensajeros de proteínas, moléculas de ARN estructurales y/o funcionales, ribozimas, o incluso genomas virales por dos vías distintas:
(a) Transcripción, ARN → ARNm, ARNsn, ARNsno, ARNr, microARN, ARNs, ARNt, ARNnc, ribozimas, etc.
(b) Transcripción inversa, ARN → ADN, particularmente de virus y transposones, por medio de una actividad que se verifica, estrictamente, en ambientes celulares. Es decir, la transcripción inversa es una actividad celular- aunque se empleen para ello, por ejemplo, enzimas virales.
3. Los ARNm celulares son traducidos a un polipéptido específico. Algunos virus, sin embargo, tienen un genoma con estructura de ARNm, lo que los hace su propio mensajero. Es decir, hay genomas virales que pueden ser directamente traducidos.
4. Una vez que la información biológica es traducida a péptido, no es posible seguir la vía inversa. Es decir, no es posible ni Péptido → Péptido, ni Péptido → ARN, ni Péptido → ADN.
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