CADENA H

y transcritos de la cadena H

En el siguiente dibujo podemos ver el Mitomapa; es decir, el mapa genético del DNA mitocondrial humano. Observamos que tiene 37 genes, que podemos agrupar por sus productos :

- 13 genes que codifican para ( RNAs mensajeros ), y por lo tanto para 13 proteínas.

- 22 genes que codifican para los 22 tRNAs ( RNAs de transferencia, que se representan simbólicamente como hojas de trebol, por denominarse la estructura secundaria de " hoja de trebol " ).

- 2 genes que codifican para los dos rRNAs mitocondriales ( RNAs ribosómicos )

En la molécula de DNA circular de mitocondria las dos cadenas complementarias tienen una proporción de C y G muy dispar, y por ello tienen un peso molecular muy distinto. Para distinguirlas hablamos de cadena H o pesada ( heavy ) y cadena L o ligera ( light ).

Cadena L 

Composición en bases (total bases : 16569): 5122 A ; 5180 C ;  2171 G ;  4096 T

Peso molecular : 5.060.609 daltons

Cadena H

Composición en bases (total bases : 16569): 4096 A ; 2171 C ; 5180 G ; 5122 T

Peso molecular : 5.168.726 daltons

Numeración de las bases del genoma mitocondrial:

A diferencia de lo que ocurre con el genoma nuclear, en el caso del DNA mitocondrial no se numeran los pares de bases de los genes, sino que se numera todo el genoma desde la posición 1 hasta la última, que en el caso de la " secuencia Cambridge " es la posición 16569.

En el dibujo siguiente vemos como se realiza la numeración.

Aunque existen genes sobre ambas cadenas, la cadena que se representa por convenio, y sobre la que se realiza la numeración del genoma mitocondrial es la cadena L. La numeración se realiza de 1 a 16569; no existiendo, al contrario de lo que ocurre en los genes nucleares, valores negativos.

¿ Que genes se encuentran sobre cada cadena ?

Los denominados genes transcritos de la cadena H tienen como cadena codificadora la cadena L; por ello la secuencia de los RNAs transcritos de H tienen la secuencia y dirección que se asigna por convenio al conjunto del genoma mitocondrial, y las ORFs ( Open Reading Frames ) tienen esa misma dirección "sense". Es decir, estos genes tienen como cadena codificadora la cadena L, y como cadena molde la H. 

Genes transcritos de la cadena H : la cadena H es el molde para la transcripción de los siguientes genes :

genes cuya transcripción origina mRNAs ( RNAs mensajeros ), y como consecuencia su producto final es una proteína :

NADH deshidrogenasa: subunidad 1 (MTND1) / subunidad 2 (MTND2) / subunidad 3 (MTND3) / subunidad 4 (MTND4) / subunidad 4L (MTND4L) / subunidad 5 (MTND5)  

Citocromo oxidasa: subunidad 1 (COI) / subunidad 2 (COII)  / subunidad 3 (COIII)

ATPasa: subunidad 6 (ATPasa 6) / subunidad 8 (ATPasa 8)

Citocromos: citocromo b

genes cuya transcripción origina rRNAs mitocondriales ( RNAs ribosomicos mitocondriales ) :

RNA ribosomal 12S   /  RNA ribosomal 16S 

genes cuya transcripción origina tRNAs mitocondriales ( RNAs de transferencia ) :

tRNA-Phe; tRNA-Val; tRNA-Leu (1 y 2); tRNA-Ile; tRNA-Met; tRNA-Trp; tRNA-Asp; tRNA-Lys; tRNA-Gly; tRNA-Arg; tRNA-His; tRNA-Ser ( 2 ); tRNA-Thr

Esto hace que el número de genes transcritos por la cadena H sea de 12 codificando para proteínas, 2 codificando para RNAs ribosómicos, y 14 codificando para RNAs de transferencia. Ello totaliza 28 genes de los 37 que tiene la mitocondria humana.

Hay que señalar aquí que cuando se habla de genes mitocondriales cuyo producto es una proteína tradicionalmente se ha llamado gen a la parte del genoma que origina una proteína. De tal forma que con frecuencia se utiliza un lenguaje confuso : el gen de MTND4L y el gen de MTND4 se mencionan como 2 genes; sin embargo usan el mismo RNA mensajero, y por ello se habla en otras ocasiones del gen policistrónico de MTND4L y MTND4. 

También puede llevar a confusión al lector la forma de expresar si un gen pertenece a la cadena H o a la cadena L. La nomenclatura de los genes mitocondriales hace que hagamos referencia a la cadena cuya transcripción origina el RNA ( cadena molde ); es decir, lo contrario de lo que es usual en los genes nucleares, donde se hace referencia a la cadena codificadora como la cadena donde se encuentra el gen.

Cada cadena tiene su propio origen de replicación y de transcripción. Cada cadena se transcribe " en una sola pieza " ; es decir, se produce una sola molécula de RNA al que se denomina transcrito primario de esa cadena. En la práctica no se encuentran los transcritos primarios de longitud total porque son troceados simultaneamente al proceso de transcripción.

En las siguientes figuras vemos esquematizado el proceso de transcripción y formación de los transcritos ( RNAs ).

El promotor de la transcripción de la cadena H se encuentra entre las posiciones 531 y 568 del DNA mitocondrial. Este promotor dirige la formación del complejo de transcripción  que formará la burbuja donde se sintetiza el RNA denominado transcrito primario de la cadena H.

El transcrito primario de cada cadena sufre un proceso de corte por acción de nucleasas ( RNAsas ) muy específicas, que producen una colección de RNAs. Estos RNAs reciben el nombre de " precursores ", y no son funcionalmente activos. Para ser funcionales deban sufrir un proceso de maduración.

Estos RNAs " precursores " sufrirán procesos de maduración consistentes en transformaciones catalizadas enzimáticamente, y originarán las formas maduras de los tRNAs, mRNAs, y rRNAs.