Ir al contenido principal

Igual pero diferente

Nuestro código genético es degenerado —aunque yo prefiero decirle "redundante"—, es decir, un aminoácido puede estar codificado por más de un triplete. Una proteína promedio de unos 300 aminoácidos puede estar codificada de 10 a la 151 formas (¡un 1 y 151 ceros!). Esto obviamente no se da en las células, lo que pasa es que hay ciertos codones que son usados con una mayor frecuencia que otros. Por ejemplo: para la alanina, el codon GCC es usado cuatro veces más que el codón GCG.

Pero existe otra cosa curiosa, un par alanina-glutamina se esperaría que sea expresado de la forma GCCGAA o GCAGAG con la misma frecuencia, pero esto no se da. Es más, la forma GCCGAA, es expresada siete veces menos que la forma GCAGAG, a pesar que GCC es la forma más común de alanina. Pero ¿por qué determinados pares de tripletes son más frecuentes que otros?

Para llevar a cabo este estudio se usó el virus de la polio (PV: Poliovirus) que fue sintetizado de novo cargando la misma secuencia de aminoácidos que la especie silvestre pero usando codones diferentes. Los aminoácidos se tomaron en pares, y usando un algoritmo de computadora creado para este estudio, se determinó la frecuencia de expresión de cada par de tripletes que codificaban para un mismo par de aminoácidos. Se crearon dos PV, uno cargando los pares de codones que se expresaban con mayor frecuencia (PVmax) y otro que cargaba los pares de codones que se expresaban con menor frecuencia (PVmin). PVmax y PVmin codificaban la misma secuencia de aminóacidos que la especie silvestre de la región P1 del genoma del virus (formadora del precursor de la cápside del virus). Se usó células HeLa R19 que fueron infectadas con el virus para su producción.

Lo primero que se encontró fue que tanto PVwt como PVmax mostraban casi el mismo efecto citopático después de 24 horas, en cambio PVmin no mostraba efecto alguno después de 96 horas.

Para salvar este defecto, se crearon diferentes subgrupos de PVmin, con regiones de PVwt para disminuir la cantidad de codones expresados con baja frecuencia. Con esto se pudo determinar que cuanto más codones de baja expresión posee el PV, el nivel de atenuación es mayor, y su cinética de crecimiento disminuye, tanto en Unidades Formadoras de Placa (PFU) que es 1000 veces menor, como en cantidad de partículas (viriones) producidas siendo 10 veces menor.

Esto quiere decir que además las viriones producidos tienen una menor eficiencia produciendo un efecto citopático, osea son menos virulentas. La termoestabilidad de PVminXY y PVminZ fue similar al PVwt, comprobando que esta atenuación no se debe a un defecto en la formación de la cápside.
Solo faltaba una cosa más por determinar, el efecto de los pares de codones en la traducción. Para esto se usó un reportero dicistrónico, R-Luc y F-Luc. El reportero F-Luc fue fusionado a las proteínas codificadas por la región P1, de esta manera el reportero sera expresado proporcionalmente a las proteínas de la region P1. El reportero R-Luc esta ubicado en la región de reconocimiento del ribosoma, de esta manera la división entre la cantidad de luminiscencia emitida por F-Luc entre R-Luc nos dará la eficiencia de la traducción (translatability). PVminXY, PVminZ, PVmin producen menos F-Luc por unidad de R-Luc expresada. A diferencia de PVmax que expresa más F-Luc por unidad de R-Luc por lo tanto la traducción ha sido potenciada.

Finalmente se determinó si estos virus sintéticos eran atenuados en animales, para esto se les inyecto a ratas de laboratorio al virus directamente al sistema nervioso central. PVminXY y PVminZ fueron atenuados tal como en las células HeLa R19, la virulencia de PVmax fue identica que la de PVwt. Como PVminXY y PVminZ codifican exactamente para la misma proteína que PVwt provocan una respuesta inmune protectora, por esta razón este mecanismo esta siendo estudiado a fondo para la producción de nuevas vacunas usando virus viables pero con modificaciones en su secuencia de codones para atenuar su efecto infeccioso. 

Referencia:

Virus Attenuation by Genome-Scale Changes in Codon Pair Bias J. Robert Coleman, Dimitris Papamichail, Steven Skiena, Bruce Futcher, Eckard Wimmer, Steffen Mueller Science 27 June 2008:Vol. 320. no. 5884, pp. 1784 - 1787 DOI: 10.1126/science.1155761

Comentarios

Entradas más populares de este blog

Ozono por el culo

La insuflación rectal de ozono , que en términos coloquiales es ozono por el culo  ( OxC , de forma abreviada), es una forma de ozonoterapia.  Según sus promotores , esta terapia "es muy potente en cuanto a la eliminación de gérmenes intestinales como virus, bacterias, protozoos, hongos, etc ". Incluso pidieron a la Organización Mundial de la Salud que lo usaran para el tratamiento del Ébola.  Según Ozonomédica , la ozonoterapia, en general, "es una eficaz alternativa en el tratamiento y control de muchas patologías y enfermedades crónicas" que incluso "puede retrasar o evitar la aparición de diabetes, cáncer, artritis, artrosis, entre otras". Paciente recibiendo OxC. Fuente: Ozonoterapia . Sin embargo,  de acuerdo con la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos ( FDA ), el ozono es un gas tóxico sin alguna aplicación médica conocida . Si bien es cierto, el ozono nos protege de la peligrosa radiación ultravi

¿Por qué el tucán tiene un pico tan grande?

Los tucanes ostentan picos enormes y vistosos. Yo pensaba que era producto de la selección sexual, es decir, mejoraba sus chances de conseguir a una buena tucana con quien aparearse y heredar sus genes a la siguiente generación. Sin embargo, habían investigadores que creían que los enormes picos eran un horrible vestigio de algún ancestro primitivo. Pero la verdadera razón era otra según concluye un estudio publicado en Science . Los animales nos podemos catergorizar en dos tipos: los homeotermos (o endotermos) y los poiquilotermos (o ectotermos). Los homeotermos (aves y mamíferos) somos capaces de mantener una temperatura corporal constante (en nuestro caso 37ºC). Cualquier desvío abrupto podría generarnos problemas. Mientras que los poiquilotermos (reptiles) suelen tomar largas horas de sol para calentar su cuerpo y permitir que su metabolismo funcione correctamente. Los seres humanos, por ejemplo, para mantener una temperatura constante sudamos o quemamos nuestras reservas d

Virus contra los tumores

En lo más recóndito de nuestro cuerpo, una célula empieza a multiplicarse sin control . Nada parece detenerla. El gen p53  —que regula la proliferación celular— dejó de funcionar debido a una mutación. Una masa inquebrantable de células anormales empieza a formarse. Aparece un tumor. Nuestro sistema inmune no lo reconoce como una amenaza. Algunas de las células malignas escapan hacia el torrente sanguíneo, colonizando nuevos tejidos. Se ha iniciado la metástasis .  Los tumores tienen sus propios vasos sanguíneos que los alimentan y proveen de oxígeno. A medida que crecen, destruyen los tejidos circundantes afectando el funcionamiento de los órganos vecinos. Recién en ese momento las personas sienten que algo anda mal. Aparecen unos extraños dolores o molestias en el cuerpo que muchas veces no se les da mayor importancia. Grave error. Con el tiempo los dolores se hacen cada vez más fuertes. Ningún medicamento parece aliviarlos. Recién se programa la visita al médico quien ordena unas r