Sentido (biología molecular)

En biología molecular y genética , el sentido de una molécula de ácido nucleico , en particular de una cadena de ADN o ARN , se refiere a la naturaleza de las funciones de la cadena y su complemento en la especificación de una secuencia de aminoácidos . Según el contexto, el sentido puede tener significados ligeramente diferentes. Por ejemplo, la cadena de ADN de sentido negativo es equivalente a la cadena molde, mientras que la cadena de sentido positivo es la cadena no molde cuya secuencia de nucleótidos es equivalente a la secuencia del ARNm .

Debido a la naturaleza complementaria del apareamiento de bases entre polímeros de ácidos nucleicos, una molécula de ADN de doble cadena estará compuesta por dos cadenas con secuencias que son complementarias inversas entre sí. Para ayudar a los biólogos moleculares a identificar cada cadena individualmente, las dos cadenas se suelen diferenciar como cadena "sentido" y cadena "antisentido". Una cadena individual de ADN se denomina sentido positivo (también positivo (+) o simplemente sentido ) si su secuencia de nucleótidos corresponde directamente a la secuencia de un transcrito de ARN que se traduce o es traducible a una secuencia de aminoácidos (siempre que las bases de timina en la secuencia de ADN se reemplacen por bases de uracilo en la secuencia de ARN). La otra cadena de la molécula de ADN de doble cadena se denomina sentido negativo (también negativo (−) o antisentido ) y es complementaria inversa tanto a la cadena sentido positivo como al transcrito de ARN. En realidad, es la cadena antisentido la que se utiliza como plantilla a partir de la cual las ARN polimerasas construyen la transcripción de ARN, pero el apareamiento de bases complementarias mediante el cual se produce la polimerización de los ácidos nucleicos significa que la secuencia de la transcripción de ARN será idéntica a la cadena de sentido positivo, salvo por el uso de uracilo en lugar de timina en la transcripción de ARN.

En ocasiones, los términos «cadena codificante» y «cadena molde» se utilizan indistintamente para referirse a la cadena codificante y la cadena no codificante, respectivamente. En el contexto de una molécula de ADN de doble cadena, el uso de estos términos es prácticamente equivalente. Sin embargo, la cadena codificante no siempre contiene un código que se utilice para sintetizar una proteína; tanto los ARN codificantes como los no codificantes pueden transcribirse.

Los términos "sentido" y "antisentido" se refieren únicamente al transcrito de ARN en cuestión, y no a la cadena de ADN en su conjunto. En otras palabras, cualquiera de las cadenas de ADN puede funcionar como la cadena sentido o antisentido. La mayoría de los organismos con genomas suficientemente grandes utilizan ambas cadenas, y cada una funciona como cadena molde para diferentes transcritos de ARN en distintos lugares a lo largo de la misma molécula de ADN. En algunos casos, los transcritos de ARN pueden transcribirse en ambas direcciones (es decir, en cualquiera de las dos cadenas) a partir de una región promotora común , o transcribirse desde dentro de intrones en cualquiera de las dos cadenas (véase "ambisentido" más adelante). ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}

ADN sensorial

La cadena codificante del ADN se asemeja a la transcripción del ARN mensajero (ARNm) y, por lo tanto, puede utilizarse para leer la secuencia de codones esperada que, en última instancia, se utilizará durante la traducción (síntesis de proteínas) para construir una secuencia de aminoácidos y, posteriormente, una proteína. Por ejemplo, la secuencia "ATG" dentro de la cadena codificante del ADN corresponde a un codón "AUG" en el ARNm, que codifica el aminoácido metionina . Sin embargo, la cadena codificante del ADN en sí misma no se utiliza como molde para el ARNm; es la cadena no codificante del ADN la que sirve como fuente del código proteico, ya que, con bases complementarias a la cadena codificante del ADN, se utiliza como molde para el ARNm. Dado que la transcripción produce un ARN complementario a la cadena molde del ADN, el ARNm es complementario a la cadena no codificante del ADN.

Por lo tanto, un triplete de bases 3′-TAC-5′ en la cadena antisentido del ADN (complementario al 5′-ATG-3′ de la cadena sentido del ADN) se utiliza como plantilla, lo que da como resultado un triplete de bases 5′-AUG-3′ en el ARNm. La cadena sentido del ADN tendrá el triplete ATG, que se parece al triplete AUG del ARNm, pero no se utilizará para sintetizar metionina porque no se utilizará directamente para la síntesis de ARNm. La cadena sentido del ADN se denomina cadena "sentido" no porque se utilice para sintetizar proteínas (no lo hará), sino porque tiene una secuencia que se corresponde directamente con la secuencia de codones del ARN. Siguiendo esta lógica, el propio transcrito de ARN a veces se describe como "sentido".

Un genoma monocatenario que se utiliza tanto en sentido positivo como negativo se denomina ambisentido . Algunos virus poseen genomas ambisentido. Los bunyavirus tienen tres fragmentos de ARN monocatenario (ARNmc), algunos de los cuales contienen secciones tanto de sentido positivo como negativo; los arenavirus también son virus de ARNmc con un genoma ambisentido, ya que poseen tres fragmentos que son principalmente de sentido negativo, excepto en parte de los extremos 5' de los segmentos grande y pequeño de su genoma.

Una secuencia de ARN complementaria a una transcripción endógena de ARNm se denomina a veces " ARN antisentido ". En otras palabras, es una cadena no codificante complementaria a la secuencia codificante del ARN; similar al ARN viral de sentido negativo. Cuando el ARNm forma un dúplex con una secuencia de ARN antisentido complementaria, se bloquea la traducción. Este proceso está relacionado con la interferencia de ARN . Las células pueden producir de forma natural moléculas de ARN antisentido, llamadas microARN , que interactúan con moléculas de ARNm complementarias e inhiben su expresión . Este concepto también se ha utilizado como técnica de biología molecular, mediante la introducción artificial de un transgén que codifica para ARN antisentido con el fin de bloquear la expresión de un gen de interés. El ARN antisentido marcado radiactivamente o con fluorescencia puede utilizarse para mostrar el nivel de transcripción de genes en diversos tipos celulares.

Algunos tipos estructurales antisentido alternativos se han aplicado experimentalmente como terapia antisentido . En los Estados Unidos, la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) ha aprobado los oligonucleótidos fosforotioato antisentido fomivirsen (Vitravene) ^{[ 5 ]} y mipomersen (Kynamro) ^{[ 6 ]} para uso terapéutico en humanos.

En virología , el término «sentido» tiene un significado ligeramente diferente. El genoma de un virus de ARN puede ser de sentido positivo (cadena positiva) o de sentido negativo (cadena negativa). En la mayoría de los casos, los términos «sentido» y «cadena» se usan indistintamente. El hecho de que un genoma viral sea de sentido positivo o negativo puede servir de base para clasificar los virus.

El silenciamiento génico se puede lograr introduciendo en las células un oligonucleótido antisentido corto que es complementario a un ARN diana. Este experimento fue realizado por primera vez por Zamecnik y Stephenson en 1978 ^{[ 7 ]} y continúa siendo un enfoque útil, tanto para experimentos de laboratorio como para posibles aplicaciones clínicas ( terapia antisentido ). ^{[ 8 ]} Varios virus, como los virus de la influenza ^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ],} el virus sincitial respiratorio (VSR) ^{[ 9 ]} y el coronavirus del SARS (SARS-CoV), ^{[ 9 ]} han sido atacados con oligonucleótidos antisentido para inhibir su replicación en las células huésped.

Si el oligonucleótido antisentido contiene un segmento de ADN o un análogo de ADN (ADN fosforotioato, 2′F-ANA u otros), puede reclutar la RNasa H para degradar el ARN diana. Esto convierte el mecanismo de silenciamiento génico en catalítico. El ARN bicatenario también puede actuar como un agente antisentido catalítico dependiente de enzimas a través de la vía de ARN de interferencia ( ARNi) / ARNip , que implica el reconocimiento del ARNm diana mediante el apareamiento de las hebras sentido y antisentido, seguido de la degradación del ARNm diana por el complejo de silenciamiento inducido por ARN (RISC). El sistema hok/sok del plásmido R1 proporciona otro ejemplo de un proceso de regulación antisentido dependiente de enzimas mediante la degradación enzimática del dúplex de ARN resultante.

Otros mecanismos antisentido no dependen de enzimas, sino que implican el bloqueo estérico de su ARN diana (por ejemplo, para prevenir la traducción o inducir el empalme alternativo). Los mecanismos antisentido de bloqueo estérico suelen utilizar oligonucleótidos altamente modificados. Dado que no se requiere el reconocimiento por la RNasa H, esto puede incluir compuestos químicos como 2′-O-alquilo, ácido nucleico peptídico (PNA), ácido nucleico bloqueado (LNA) y oligómeros de morfolino .

• Terapia antisentido : forma de tratamiento para trastornos genéticos y otras enfermedades. 
• Direccionalidad (biología molecular) : Orientación química de extremo a extremo de una sola hebra de ácido nucleico. 
• Tabla de codones de ADN : lista de reglas estándar para traducir la información codificada en el ADN a proteínas. Páginas que muestran descripciones breves de los objetivos de redirección. 
• Virus de ARN – Subclase de virus 
• Transcripción (biología) : Proceso de copiar un segmento de ADN en ARN. 
• Traducción (biología) – Proceso celular de síntesis de proteínas 
• Replicación viral : formación de virus biológicos durante el proceso de infección.