1.5. Codi genètic PDF

Preview

Summary

Download 1.5. Codi genètic PDF

Description

Henar Margenat - BLOC 1 1 1.5. El codi genètic

1.5. EL CODI GENÈTIC És la relació entre la seqüència de bases del ARNm i la seqüència d’aminoàcids en la proteïna. Utilitza paraules de tres lletres (codons del RNAm). Definició completa: El codi genètic és la relació que hi ha entre els codons de l’RNA missatger i els aminoàcids que formen la proteïna fabricada seguint la informació d’aquest RNA missatger. Aquest codi genètic és pràcticament el mateix en tots els éssers vius de la Terra, i és idèntic en tots els vertebrats. El que compartim en un 60% els éssers humans i els pollastres és el genoma, o el material genètic, o la informació genètica. No s’han de confondre codi genètic i genoma. 

És universal. És a dir, la interpretació dels codons peraminoàcids és igual en totes les cèl·lules; des dels bacterisfins a l'home, tots els gens són interpretats de la mateixa manera. Només existeixen algunes excepcions en uns pocstriplets en mitocondris i alguns protozous.



No és ambigu, ja que cada triplet té el seu propi significat.



Tots els triplets tenen sentit, bé codifiquen un aminoàcid o bé indiquen terminació de lectura.



Està degenerat, ja que hi ha diversos triplets per a un mateix aminoàcid, és a dir hi ha codons sinònims. Això representa un avantatge, ja que encara que es produís un error en la còpia d'un nucleòtid, podria seguir la colinearitat entre el triplet i l'aminoàcid. D'altra banda, si només hagués vint triplets amb sentit, un simple error d'un triplet probablement ho convertiria en un triplet sense sentit, i així s'interrompria labiosíntesi.



Manca de solapament, és a dir, els triplets no comparteixenbases nitrogenades. El codi ésseqüencial ino encavalcat: els nucleòtids es llegeixen un rere l'altre en grups de tres i cada triplet segueix l'anterior sense encavalcar-se amb ell.



És unidireccional, ja que els triplets es llegeixen en el sentit 5´3´.

El codi havia de tenir tres lletres com a mínim (si fos de dues lletres -o nucleòtids- només hi hauria 42=16 possibles combinacions, insuficients per a codificar els 20 aminoàcids que formen les proteïnes; amb tres nucleòtids hi ha 43=64 combinacions). La 1a hipotèsisi es q nomes 20 combinacions tenien una funció, poc desprès això es va refutar gràcies a l’experiment de Crick i Brenner (1961), q van demostrar q 1 codó tenia 3 bases de nucleòtids, q tots els codons transcriuen per 1aa i q tenen funció i q el codi genètic es degeneratiu. Crick i Brenner (1961) van realitzar un experiment per demostrar l’existència de gens supressors de mutacions. També van demostrar bioquímicament q el codi genètic es degeneratiu. Van treballar amb fagT4 salvatge i mutants amb el bacteri E coli a través de l’addicció i deleció de bases de proflavina. La reversió és deguda a una segona mutació reversible que es produeix en el mateix gen però en diferent posició. Es restaura el marc de lectura, això pot ser possible pq el codi té 3 bases. S’altera 1 aa però no la resta de la cadena q formarà aquell codó. Van demostrar q el codi tenia 3 bases.

Henar Margenat - BLOC 1 2 1.5. El codi genètic Desxifrant el codi Polinucleòtid fosforilasa  permet sintetitzar només nucleòtids uracil (cadenes poliU). S’introduia a E coli i es mirava quines prot produïa. EL triplet UUU dona feniladelina. Brenner va anar variant les sequencies de triplets per trobar les altres. Khorana es va basar en Brenner i es considerat el desxifrador del codi (tenim diferents codons que donen el mateix aa). Els primers experiments per esbrinar quin era aquest codi van ser fets al 1961 per Marshal Nirenberg i el seu col·laborador Heinrich Matthaei. Van posar ARN poliuracil (una cadena d'uracils, UUUUUUU...) a 20 tubs d'assaig. A cada tub d'assaig hi van afegir extracte citoplasmàtic d'Escherichia coli i un aminoàcid marcat radioactivament, diferent a cada un dels tubs. Van deixar un temps perquè hi tingués lloc la reacció i tot seguit van separar els ribosomes de cada tub, a veure què havia passat. Va resultar que els ribosomes del tub que contenia Phe (fenilalanina) estaven marcats radioactivament, és a dir, tenien Phe unida. Per tant, el conjunt de tres nucleòtids UUU codificava l'aminoàcid Phe. A partir d'aquest moment el món estava més a prop de conèixer el codi genètic. Experiment Tenim 3 codons STOP. Els primers inicis van ser gracies a Brenner (1965) q va demostrar l’existència de codons STOP, va treballar amb 6 mutants diferents de fagT4 q codificaven pel mateix gen, concretament per la síntesi de la càpsida. Totes les cadenes mutades tenien una cadena polipeptídica més curta q la salvatge. Brenner va estudiar i comparar els extrems d’aquestes cadenes i va mirar quins aa faltaven a partir del primer tall. Els aa q no es van col·locar van ser: àcid glutàmic, glicina, triptòfan, serina i tirosina. Va mirar els codons d’aquests aa i va arribar a la conclusió q canviant només 1 de les 3 bases es convertien en codó STOP (UAG). El primer codó de terminació q es va descobrir va ser el codó ambra (UAG), també hi ha altres codons de terminació: codó ocre (UAA) i codó opal (UGA). ORDRE DE COMPOSICIÓ DEL CODI Els aa estàn composats per un grup amino, un grup carboxil, un H i una cadena radical q els diferencia i els fa únics, i q permet classificar aquests aa en diferents grups. El codi ha evolucionat degut a mutacions: -

-

1 mutació en la 1a posició (5’) provoca un canvi pel mateix aa o un de semblant. En la 2a posició les mutacions poden provocar: Si son U/C  aa hidròfol Si son bases purines  aa polar Per tant tindrem transicions si canvien (Pu per Pi) o bé transversions (Pu i Pu o Pi i Pi). En la 3a posició rarament les transicions provoquen un canvi d’aa. Les transversions només provoquen canvi d’aa en la meitat dels casos.

Sempre q les 2 primeres posicions estiguin ocupades per C o G qualsevol base en la 3a posició donarà lloc al mateix aa, ja q les C i G estan unides per enllaços mes forts. Si les primeres bases estan ocupades per A i U, la 3a base serà més determinant.

Henar Margenat - BLOC 1 3 1.5. El codi genètic La 1a base de l’anticodó (extrem 5’) seria la tercera si ho llegim d’esquerra a dreta. Inosina és una modificació enzimática de A. La 1ª base del extrem 5’ de l’anticodó inosina es pot aparellar amb qualsevol altre base. Crick (1966) va demostrar aquests trontoll de la 3ª base o Wooble position, q pot variar sense afectar la unió codó-anticodó. Això es així pq la 3ª base no està tantn confinada per tant permet fer ponts d’H amb l’extrem 3’ del codó (tot i q no totes les combinacions són posibles). UNIVERSAL 1 codó codifica pel mateix aa sempre, aquest fet és clau en enginyeria genética, els estudis evolutius de sequencies codificants d’una prot tenen el mateix significat biològic. Les mitocondries de les cell eucariotes tenen diferencies en el seu codi genètic. Ex: UGA en comptes de ser STOP produeix triptòfan. CODI GENÈTIC MITOCONDRIAL Els mamífers tenen 22 tRNA, vol dir q 1 mateix tRNA pot reconèixer 4 codons diferents, sempre i quan només variï la 3ª base. Alguns bacteris tenen petites varietats de codis genètics mitocondrials.

COM PODEM DESXIFRAR EL CODI GENÈTIC A TRAVÉS DE SUPRESSORS DE DIFERENTS GENS Els gens supressors són els q causen mutacions supressores a un altre gen, actuen sobre la manera en q es llegeix el mRNA. Les mutacions supressores q comporten un canvi en tRNA fa tRNA mutants. En E coli hi ha mutacions de tRNA q suprimeix els efectes d’una mutació sense sentit com UAG. Es produeix un canvi en un tRNA per un aa diferent.

Els supressors de mutacions sense sentit substitueix aquestes per Tyr. Hi ha gens q codifiquen per la síntesis de tRNA: sp normal (+) on es produeixen duplicacions del 1r gen i mutants q serveixen produint tRNA supressors de fragments sense sentit. Poden afectar tant codons supressors mutants o naturals. És molt eficaç. En E coli el codó ambar es poc freqüent, cosa q no suposa cap problema. En altres soques s’ha vist q es formen cadenes de proteïnes molt llargues i aberrants pq en comptes de fer STOP li posen un aa de més; això genera poca proliferació i la mort dels individus.

Henar Margenat - BLOC 1 4 1.5. El codi genètic tRNA REGLA DEL BALANCEIG  1 anticodó reconeix molts codons. Té forma de trebol, 4 tijes de doble hèlix unit per enllaços intramoleculars per ponts d’H. Es fan 3 bucles, un d’ells portal’anticodó i els altres dos són importants són: forqueta DHU q conté una base modificada (dihidrouridina) també es coneix com a D-arm. L’altre és la forqueta TᵠC q també conté una base modificada anomenada timinina-pseudourilina-citosina o Tarm. La seva estructura 3D té forma de L. Tots els tRNA tenen la mateixa forma. Pateix modificacions fins q madura: adició a l’extrem 3’ (ACC, q és on s’uneix l’aa) post transcripcional; bases modificades de Darm o Tarm també s’afegeixen a la maduració post transcripcional, bases de inosina (I) i escissions/empalmes d’introns. SÍNTESI DE tRNA L’enzim aminoacil tRNA sintetasa (uneix aa amb el codó). Segons la regla del balanceig tenim 2 llocs específics, un d’ells reconeix l’aa i l’altre el tRNA específic per l’aa. El nombre d’aquest enzim depèn de l’sp, més o menys actuen uns 20 enzims (1 per cada aa). Les seq específiques de Darm tenen un paper molt important en el reconeixement de l’enzim amb el tRNA. Aquest enzim és clau per desxifrar el codi, si l’enzim s’equivoca d’aa el tRNA col·loca aa erronis en la formació de la proteïna i això pot tenir diverses conseqüències, ja q no hi ha reparació de les errades d’aquest enzim. Varien les seqüències de la D arm entre els diferents tipus de tRNA. Quan un tRNA té aa s’anomena aminoacil tRNA, tRNATyr o tRNA carregat....