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

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