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

La manifestación poco conocida de la tenia solitaria

En las profundidades del intestino delgado puede habitar un extraño huésped. Parece un fetuchini tan largo como una anaconda, pero dividido en decenas de pequeños segmentos llamados proglótides. Vive anclado a la pared intestinal por unos espeluznantes ganchos y ventosas que tiene en la cabeza (si así se le puede llamar a eso). No tiene boca porque se alimenta a través de la piel. Es la famosa tenia solitaria . Escólex de Taenia solium con cuatro ventosas y rostelo con ganchos. Fuente: CDC. Le llaman solitaria porque no necesita de una compañera (o compañero) para poder formar una familia. Son hermafroditas. Cada proglótido maduro tiene su propio suministro de óvulos y esperma, capaces de producir unos 60 000 huevos muy resistentes que son liberados a través de nuestras heces . Al menos seis segmentos llenos de huevos son liberados cada día por una persona infectada. Cuando los cerdos comen alimentos contaminados con heces humanas, común en algunas zonas de la sierra y selva del paí

¿Por qué tanto miedo al bromuro de etidio?

El bromuro de etidio (BrEt) es un agente químico muy usado en técnicas de biología molecular para teñir nuestros geles de agarosa y poder apreciar nuestras bandas de ADN; ya sean de los productos de extracción o de PCR. Existen dos formas de teñir los geles: i) remojando el gel de agarosa por 15 minutos en una bandeja con BrEt (0,5 mg/L) después de haber hecho la electroforesis o ii) añadiendo el BrEt directamente al gel al momento de prepararlo. Con la primera evitamos contaminar nuestra cámara de electroforesis con BrEt y con la segunda evitamos exponernos a salpicaduras y otros accidentes que pueden ocurrir al hacer la tinción en bandeja. Se han dado cuenta que desde que entramos a un laboratorio de biología molecular nos tienen traumados con el BrEt: "¡Cuidado que te salpique!", "¡no lo huelas!", "¡usa tres guantes!", "¡no es por ese lado!", "¡si te cae en la piel te va a dar cáncer y te puedes morir!", entre otras cosas más.

La citometría de masas, una novedosa técnica para estudiar las células individualmente

Los citómetros de flujo han sido una herramienta fundamental en el descubrimiento y caracterización de los diferentes tipos de células que conforman el sistema inmune. Esta técnica es tan poderosa que permite analizar más 10 parámetros simultáneamente, gracias al uso de anticuerpos marcados con moléculas fluorescentes. Sin embargo, la citometría de flujo parece haber llegado a su límite tecnológico, ya que cuando se pretende analizar más de 10 parámetros a la vez, la superposición de los espectros luminosos dificulta el análisis de los datos. Un grupo de investigadores norteamericanos y canadienses han mejorado la técnica gracias al uso de los principios de la espectrometría de masas según reportaron ayer en Science . De manera sencilla, la citometría de flujo consiste en el paso de una suspensión celular a través de un láser. Para que las células puedan ser detectadas y diferenciadas unas de otras, son marcadas con moléculas fluorescentes que se excitan cuando el rayo láser inci