Los cebadores de ácido ribonucleico (ARN) juegan un papel esencial en la replicación del ácido desoxirribonucleico (ADN), la copia de las moléculas de ADN que ocurre en todos los organismos vivos. La replicación permite que un organismo transmita información genética, contenida en una copia de su ADN, a su descendencia. Los cebadores de ARN ayudan a iniciar la replicación a nivel molecular. Actúan en conjunción con varias enzimas, o proteínas, que catalizan las reacciones involucradas en este proceso.
El ARN, como el ADN, es una molécula que consiste en subunidades llamadas nucleótidos. Cada nucleótido en una cadena de ARN o ADN contiene un compuesto químico conocido como nucleobase. Las nucleobases de ADN son adenina, timina, guanina y citosina. En el ARN, el uracilo compuesto se usa en lugar de la timina, pero las otras nucleobases son las mismas que en el ADN.
Cada nucleobase en una cadena de RNA o DNA se une químicamente con una nucleobase complementaria en otra cadena de DNA o RNA para formar un par de bases, creando una doble hélice. La adenina se combina con timina o uracilo, mientras que la guanina se combina con citosina. El patrón de unidades repetitivas crea una secuencia en la que se puede almacenar la información genética.
Durante la replicación, la enzima helicasa divide los enlaces entre nucleótidos y separa la molécula de ADN en sus dos cadenas constituyentes. Otra enzima, la ADN polimerasa, une nucleótidos complementarios a cada cadena individual. Este proceso crea un duplicado de la molécula de ADN original al usar cada una de las dos cadenas complementarias como plantilla.
La ADN polimerasa puede agregar nucleótidos a una cadena en desarrollo, pero no puede crear una nueva cadena desde cero. Aquí es donde entran los cebadores de ARN. Los cebadores de ARN son cadenas cortas de aproximadamente 10 u 11 nucleótidos cada uno, y están formados por la enzima primasa. La primasa se une a la helicasa para formar una estructura conocida como primosoma. El primosoma une nucleótidos complementarios a la molécula de ADN monocatenario, creando un cebador de ARN, y la acción de los cebadores de ARN a lo largo de la cadena desencadena la ADN polimerasa.
La disposición de los átomos dentro de las moléculas de nucleótidos hace que las cadenas de ADN y ARN tengan direccionalidad: cada cadena tiene una orientación específica. Los extremos de las hebras se nombran en función del área de la molécula de nucleótidos con la que terminan. El extremo de cinco primos (5 ‘) de una cadena termina con el quinto átomo de carbono en la estructura del anillo de carbono de la molécula. Las cadenas complementarias están orientadas una frente a la otra, por lo que la otra cadena tendría un extremo de tres primos (3 ‘) en esa ubicación, que terminaría en su tercer átomo de carbono. Para visualizar esto, si una hebra de una doble hélice va de 5 ‘a 3’ de izquierda a derecha, la hebra opuesta debe correr de 3 ‘a 5’ de izquierda a derecha.
La ADN polimerasa solo puede agregar nucleótidos al extremo 3 ‘, trabajando hacia el extremo 5’. Solo se necesita un cebador de ARN para comenzar este proceso desde la cadena principal, que termina en 3 ‘. La replicación del filamento rezagado opuesto es más complicada. La ADN polimerasa agrega nucleótidos hacia atrás a lo largo de esta cadena intermitentemente, trabajando en secuencias cortas a medida que las cadenas se dividen. Cada secuencia requiere un cebador de ARN al principio, por lo que se necesitan varios cebadores de ARN para replicar la cadena rezagada.