¿Por qué el ADN es más confiable que el ARN?

El ADN es una forma de almacenamiento estable de información genética. El ADN es al menos 100 veces más estable que el ARN.

La eliminación del grupo 2′-hidroxilo del ARN para formar ADN da como resultado una columna vertebral que es menos susceptible a la escisión por hidrólisis y, por lo tanto, permite un almacenamiento más estable de la información genética.

En los organismos modernos (con la excepción de algunos virus), el ADN derivado de ARN (ácido desoxirribonucleico) almacena información genética. El grupo 2′-hidroxilo en la unidad de ribosa del esqueleto de ARN se reemplaza por un átomo de hidrógeno en el ADN.

¿Cuál es la ventaja selectiva del ADN sobre el ARN como material genético?
El material genético debe ser extremadamente estable para que la información de secuencia pueda transmitirse de generación en generación sin degradación. El ARN mismo es una molécula notablemente estable; Las cargas negativas en el esqueleto de azúcar y fosfato lo protegen del ataque de los iones de hidróxido que conducirían a la escisión hidrolítica. Sin embargo, el grupo 2′-hidroxilo hace que el ARN sea susceptible a la hidrólisis catalizada por bases. La eliminación del grupo 2′-hidroxilo de la ribosa disminuye la velocidad de hidrólisis en aproximadamente 100 veces en condiciones neutras y quizás aún más en condiciones extremas. Por lo tanto, la conversión del material genético del ARN en ADN habría aumentado sustancialmente su estabilidad química.
La transición evolutiva del ARN al ADN se recapitula en la biosíntesis del ADN en los organismos modernos. En todos los casos, los bloques de construcción utilizados en la síntesis de ADN se sintetizan a partir de los bloques de construcción de ARN correspondientes mediante la acción de enzimas denominadas reductasas de ribonucleótidos . Estas enzimas convierten los ribonucleótidos (una base y grupos fosfato unidos a un azúcar ribosa ) en desoxirribonucleótidos (una base y fosfatos unidos al azúcar desoxirribosa ).

Diagrama: pares de bases Watson-Crick. La adenina se combina con timina (AT) y la guanina con citosina (GC). Las líneas discontinuas representan enlaces de hidrógeno.
Las estructuras covalentes de ARN y ADN difieren de otra manera.

Mientras que el ARN contiene uracilo, el ADN de timina contiene un derivado de uracilo metilado denominado.

Esta modificación también sirve para proteger la integridad de la secuencia genética, aunque lo hace de una manera menos directa.

El grupo metilo presente en la timina facilita la reparación del ADN dañado, proporcionando una ventaja selectiva adicional:

La presencia de timina en lugar de uracilo en el ADN permite la reparación de la citosina desaminada
La presencia en el ADN de timina en lugar de uracilo fue un enigma durante muchos años. Ambas bases se emparejan con adenina.

La única diferencia entre ellos es un grupo metilo en timina (en ADN) en lugar del átomo de hidrógeno C-5 en uracilo (en ARN).

¿Por qué se utiliza una base metilada en el ADN y no en el ARN? La existencia de un sistema de reparación activo para corregir la desaminación de la citosina proporciona una solución convincente para este rompecabezas.

La citosina en el ADN se desamina espontáneamente a una velocidad perceptible para formar uracilo. La desaminación de la citosina es potencialmente mutagénica porque los pares de uracilo con adenina, por lo que una de las cadenas hijas contendrá un par de bases UA en lugar del par de bases CG original.

Esta mutación es prevenida por un sistema de reparación que reconoce que el uracilo es extraño al ADN.

Esta enzima, uracilo ADN glicosilasa, es homóloga a AlkA (¿qué es AlkA homóloga?). La enzima hidroliza el enlace glucosídico entre los restos uracilo y desoxirribosa, pero no ataca los nucleótidos que contienen timina. El sitio AP generado se repara para reinsertar la citosina.

Por lo tanto, el grupo metilo en la timina es una etiqueta que distingue la timina de la citosina desaminada.

Si la timina no se usara en el ADN, el uracilo colocado correctamente no se distinguiría del uracilo formado por la desaminación.

El defecto persistiría desapercibido, por lo que un par de bases CG necesariamente mutaría a UA en una de las moléculas de ADN hija.

Esta mutación es prevenida por un sistema de reparación que busca uracilo y deja solo la timina.

La timina se usa en lugar de uracilo en el ADN para mejorar la fidelidad del mensaje genético. En contraste, el ARN no se repara (¿por qué no?), Por lo que el uracilo se usa en el ARN porque es un componente básico menos costoso.

Aunque el ADN reemplazó al ARN en el papel de almacenar la información genética, el ARN mantuvo muchas de sus otras funciones. El ARN todavía proporciona la plantilla que dirige la síntesis de polipéptidos, las moléculas adaptadoras, la actividad catalítica de los ribosomas y otras funciones. Por lo tanto, el mensaje genético se transcribe del ADN al ARN y luego se traduce en proteína.

Este flujo de información de secuencia de ADN a ARN a proteína se aplica a todos los organismos modernos (con pequeñas excepciones para ciertos virus)

En la mayoría de los organismos vivos de la Tierra, el ADN es el material genético, con la excepción de algunos virus vegetales en los que el ARN actúa igual. El ADN es más adecuado para el almacenamiento de material genético en comparación con el ARN, que es más adecuado para la transmisión de información.

Hay muchas razones para esto:

1) El ADN es bicatenario mientras que el ARN es monocatenario.

2) El ADN es mucho más estable que el ARN, como se desprende del experimento sobre el “principio transformador” realizado por Griffith que transformó las cepas no virulentas de la bacteria de la neumonía en virulentas, a pesar de que se recolectó de bacterias virulentas matadas por el calor. Esto infiere que el calentamiento no cambió la propiedad virulenta del ADN. En realidad, las cadenas de ADN se separan al calentar pero se vuelven a unir cuando se enfrían.

El ARN, por otro lado, es más reactivo y mucho menos estable.

3) El ADN tiene 2′-H unido a los segundos átomos de carbono, que es menos reactivo que el grupo 2′-OH unido al segundo átomo de carbono de ARN. Además, la presencia de timina (una base nitrogenada) en lugar de uracilo (base nitrogenada) en el ARN lo hace más confiable.

4) Algunas moléculas de ARN actúan como enzimas conocidas como rybozymes, por lo tanto, son muy reactivas. Esto hace que el ADN sea más confiable.

5) Aunque tanto el ADN como el ARN sufren mutaciones, el ARN muta más rápido que el ADN, lo que lo hace menos estable. Esta es la razón por la cual los virus de ARN tienen una vida útil corta.

Aunque el ADN es el material genético, no puede prosperar sin ARN, ya que no es capaz de sintetizar proteínas por sí solo y depende del ARN para la síntesis de proteínas desde el núcleo celular hasta el citoplasma celular, mientras que el ARN puede manejar esto sin ADN.

La estabilidad del ADN es más que el ARN. Esto se debe a la presencia de doble cadena en el ADN, lo que conduce a la formación de Helix. Aparte de esto, Thymine es menos alterante que Uracil.

Tanto el ADN como el ARN contienen el azúcar ribosa, que es esencialmente un anillo de átomos de carbono rodeado de oxígeno e hidrógeno. Pero mientras que el ARN contiene un azúcar ribosa completo, el ADN contiene un azúcar ribosa que ha perdido un átomo de oxígeno y un átomo de hidrógeno. Dato curioso: esta pequeña diferencia explica los diferentes nombres asignados a ARN y ADN: ácido ribonucleico versus ácido desoxirribonucleico. Los átomos adicionales de oxígeno e hidrógeno en el ARN lo dejan propenso a la hidrólisis, una reacción química que efectivamente rompe la molécula de ARN por la mitad. En condiciones celulares normales, el ARN sufre hidrólisis casi 100 veces más rápido que el ADN, lo que hace que el ADN sea una molécula más estable.

Tanto el ADN como el ARN contienen el azúcar ribosa, que es esencialmente un anillo de átomos de carbono rodeado de oxígeno e hidrógeno. Pero mientras que el ARN contiene un azúcar ribosa completo, el ADN contiene un azúcar ribosa que ha perdido un átomo de oxígeno y un átomo de hidrógeno. Dato curioso: esta pequeña diferencia explica los diferentes nombres asignados a ARN y ADN: ácido ribonucleico versus ácido desoxirribonucleico. Los átomos adicionales de oxígeno e hidrógeno en el ARN lo dejan propenso a la hidrólisis, una reacción química que efectivamente rompe la molécula de ARN por la mitad. En condiciones celulares normales, el ARN sufre hidrólisis casi 100 veces más rápido que el ADN, lo que hace que el ADN sea una molécula más estable.

Tanto el ADN como el ARN contienen el azúcar ribosa, que es esencialmente un anillo de átomos de carbono rodeado de oxígeno e hidrógeno. Pero mientras que el ARN contiene un azúcar ribosa completo, el ADN contiene un azúcar ribosa que ha perdido un átomo de oxígeno y un átomo de hidrógeno. Dato curioso: esta pequeña diferencia explica los diferentes nombres asignados a ARN y ADN: ácido ribonucleico versus ácido desoxirribonucleico. Los átomos adicionales de oxígeno e hidrógeno en el ARN lo dejan propenso a la hidrólisis, una reacción química que efectivamente rompe la molécula de ARN por la mitad. En condiciones celulares normales, el ARN sufre hidrólisis casi 100 veces más rápido que el ADN, lo que hace que el ADN sea una molécula más estable.

El ADN es más estable ya que el ADN no contiene oxígeno en el tercer carbono del azúcar ribosa, pero el ARN contiene oxígeno en el tercer carbono, por eso no es estable como el ADN. Por lo tanto, el ADN es más confiable que el ARN.