Ir al contenido principal

Expansión del código genético: cuando dos aminoácidos se vuelven uno

La clásica visión que tenemos del código genético es que con los 64 codones disponibles —combinación de tres nucleótidos o tripletes— se pueden codificar 20 aminoácidos y 3 terminadores o STOP (que no codifican ningún aminoácido y terminan la traducción de la proteína). En 1986 hubo todo una excitación en el mundo de la bioquímica tras el descubrimiento de genes que codifican para las selenoproteínas que, como su nombre lo dice, tienen átomos de selenio en su estructura. Este átomo de selenio es sumamente reactivo y generalmente se presenta en los sitios activos de ciertas enzimas como la glutatión peroxidasa y la formato deshidrogensa.

La presencia del selenio en estas selenoproteínas se debe a un inusual aminoácido llamado selenocisteína. Este aminoácido es codificado por un codón UGA, el cual es un codón de término o STOP. Este fenómeno ha extendido el código genético a 21 aminoácidos. En el 2009, un estudio realizado por Turanov et al. demostró que en un ciliado de la especie Euplotes crassus usaba este mismo codón UGA no sólo para la selenocisteína sino también para la cisteína, gracias a una modificación estructural la región terminal no traducida (UTR) del ARN mensajero, siendo el primer caso de que un mismo codón codifica para dos aminoácidos, deshaciendo la principal característica del código genético.

Por otro lado, en el año 2002, dos reportes presentados en Science uno por Srinivasan et al. y el otro por Hao et al. demostraron que en una arquea de la especie Methanosarcina barkeri usaba el codón de termino UAG para codificar un nuevo aminoácido llamado pirrolisina, extendiendo el código genético a 22 aminoácidos. Sin embargo, la biosíntesis de este aminoácido era desconocido hasta que investigadores de la Universidad Estatal de Ohio liderados por la Dra. Marsha A. Gaston lograron describirla según reportaron la semana pasada en Nature.

La capacidad de las Methanosarcina de usar el codón de término UAG para codificar la pirrolisina se debe gracias a un clúster de genes (operón) llamado pylTSBCD. Gaston et al. aislaron este grupo de genes y lo insertaron en un microorganismo que es más fácil de manejar como lo es nuestro amigo E. coli. Los investigadores también insertaron en E. coli el gen que codifica para la metiltransferasa de otra Methanosarcina ya que esta proteína tiene dentro de su secuencia de aminoácidos a la pirrolisina.

Antes se creía que la formación de la pirrolisina derivaba de la unión de la lisina con otro aminoácido como la D-ornitina, el D-glutamato, la D-isoleucina o la D-prolina. Para ver como se formaba la pirrolisina, Gaston et al. usaron una lisina marcada isotópicamente con un carbono más pesado (13C) y un nitrógeno más pesado (15N) en cada uno de sus átomos (6 de carbono y 2 de nitrógeno). Luego, purificaron la metiltransferasa resultante para analizar la composición isotópica de la pirrolisina.

Al comparar la región de la metiltransferasa que contenía a la pirrolisina de una bacteria que fue sometida a la lisina isotópicamente marcada con la de una bacteria que fue sometida a una lisina normal observaron que la diferencia de masas entre ellas era equivalente a 12 átomos de carbono-13 y 3 de nitrógeno-15, lo que indicaría que la pirrolisina estaba formada por la unión de dos moléculas de lisina con la pérdida de un grupo nitrogenado. Gracias a estos datos, los investigadores pudieron hacer una reconstrucción probable de las reacciones químicas involucradas en la formación de la pirrolisina.

pirrolisina

La biosíntesis de la pirrolisina fue deducida a partir de la similaridad de las secuencias de los genes PylB, PylC y PylD, con secuencias conocidas de enzimas previamente estudiadas y cuya función se conoce. Entonces, lo que faltaría para completar este estudio sería purificar cada una de las proteínas que se creen que participan en la biosíntesis de la pirrolisina (pylBCD), para así demostrar si estas realizan o no las reacciones predichas.


Referencia:

ResearchBlogging.orgGaston, M., Zhang, L., Green-Church, K., & Krzycki, J. (2011). The complete biosynthesis of the genetically encoded amino acid pyrrolysine from lysine Nature, 471 (7340), 647-650 DOI: 10.1038/nature09918

Comentarios

Entradas más populares de este blog

Algodón rosa

La mayoría de las personas dan por hecho que el algodón es blanco. Lo vemos así en hisopos, rollos y torundas. Sin embargo, existen de diversos colores, especialmente, en Perú. Marrón, crema, pardo, verde, son algunos de ellos. Como esos algodones no se pueden teñir, la industria textil optó por las variedades de fibra blanca. Muestras de algodón de color. Fuente: Ing. Patricia Ocampo. En la actualidad hay una mayor concienciación por los impactos ambientales que generan los productos que consumimos. La ropa es una de ellas. Los tintes empleados generan contaminación de los cuerpos de agua. En ese contexto, los algodones pigmentados adquieren mayor relevancia, aunque la variedad de colores existentes es muy limitada. La naturaleza tiene infinidad de colores. Un claro ejemplo son las flores: amarillas, azules, rosadas, violetas, rojas y más. Cada pigmento es producido por diversas enzimas que catalizan reacciones químicas para que una molécula se convierta en otra. Por ejemplo, la tiros

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

Fusión y fisión de mitocondrias

Se cree que los procariotas aparecieron en el planeta hace unos 3,500 millones de años, mientras que los eucariotas lo hicieron hace unos 2,000 millones de años. Pero, si los procariotas llevan una ventaja de 1,500 millones de años a los eucariotas, ¿por qué ellos no son los organismos más complejos? La respuesta son las mitocondrias [Les recomiendo leer este artículo publicado en el blog]. Todos conocemos a las mitocondrias, si no las recuerdan, aquí se las presento. Tal vez la imagen que tenemos de ellas es que se encuentran diseminadas por toda la célula, aisladas unas de otras o, a lo mucho, reuniéndose en pequeños grupos. Sin embargo, esto no es así. En realidad, las mitocondrias son unos organelos muy dinámicos, que se encuentran fusionándose y dividiéndose constantemente, pero hasta ahora no se sabe a ciencia cierta que rol cumple este proceso. Axel Kowald de la Universidad Humboldt de Berlín y Tom B. L. Kirkwood de la Universidad de Newcastle han desarrollado una teoría