2.8 El código genético es un triplete PDF

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Traducción a cargo del Dr. Victor Vega Villa del libro GENES IX
(Krebs JE. GENES XI. 11th ed. Burlington, MA, US.: Jones & Bartlett Learning; 2013.)...

Description

El código genético es un triplete Conceptos clave   

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El código genético se lee en tripletes de nucleótidos llamados codones. Los tripletes no se sobreponen y son leídos desde un punto de inicio fijo. Las mutaciones que insertan o eliminan bases individuales causan un corrimiento en la serie de tripletes después del sitio de la mutación; esas son mutaciones del corrimiento del marco. Las combinaciones de mutaciones que insertan o eliminan tres bases juntas (o múltiplos de tres) insertan o eliminan aminoácidos, pero no cambian la lectura de los tripletes más allá del sitio de la mutación.

Cada gen que codifica una proteína codifica una cadena polipeptídica particular. El concepto de que cada polipéptido consiste de una serie particular de aminoácidos data desde la caracterización de la insulina por Sanger en los 1950. El descubrimiento de que un gen consiste de ADN nos presentó con el hecho de cómo una secuencia de nucleótidos en el ADN es usada para construir una secuencia de aminoácidos en la proteína. La secuencia de nucleótidos en el ADN es importante no debido a su estructura per se, sino a que éste codifica las secuencias de aminoácidos que constituyen el polipéptido correspondiente. La relación entre una secuencia de ADN y la secuencia del polipéptido correspondiente es llamada el código genético. La estructura y/o actividad enzimática de cada proteína va desde su secuencia primaria de aminoácidos y su conformación total, la cual está determinada por interacciones entre los aminoácidos. Mediante la determinación de la secuencia de aminoácidos y la proteína, el gen es capaz de portar toda la información necesaria para especificar una cadena polipeptídica activa. De esta forma, un sólo tipo de estructura – el gen – es capaz de dirigir la síntesis de miles de tipos de polipéptidos en una célula. Juntas las varias proteínas de una célula realizan actividades catalíticas y estructurales que son responsables para el establecimiento de su fenotipo. Por supuesto, además de las secuencias que codifican proteínas, el ADN también contiene ciertas secuencias de control que son reorganizadas por moléculas regulatorias, usualmente proteínas. Aquí la función del ADN está determinada directamente por su secuencia, no a través de cualquier molécula intermediaria. Ambos tipos de secuencia – genes expresados como proteínas y secuencias reconocidas por proteínas – constituyen la información genética. La región codificante de un gen es descifrada por un aparato complejo que interpreta la secuencia del ácido nucleico. Este aparato es esencial si la información contenida en el ADN posee significado. En cualquier región particular, solamente una de las dos cadenas de ADN codifica para un ARN funcional, por eso escribimos el código genético como una secuencia de bases (en vez de pares de bases). (Evidencia reciente, discutida en este texto, sugiere que ambas cadenas son transcritas en algunas regiones, pero en la mayoría de los casos no está claro si cuando ambas resultan transcritas tengan importancia funcional).

Una secuencia codificante es leída en grupos de tres nucleótidos, cada grupo representa un aminoácido. Cada secuencia trinucleótida es llamada un codón. Un gen incluye una serie de codones que es leída secuencialmente desde el punto de inicio a un punto final en un punto de terminación en el otro extremo. Escrita en la dirección convencional 5’a 3’, la secuencia nucleotídica de la cadena de ADN que codifica a un polipéptido corresponde a la secuencia de aminoácidos del polipéptido escrita en la dirección desde el extremo N-terminal al extremo Cterminal. Una secuencia codificante es leída en tripletes no sobrepuestos desde un punto de inicio fijo: 

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No sobrepuestos implica que cada codón consiste de tres nucleótidos y que los codones sucesivos están representados por trinucleótidos sucesivos. Un nucleótido individual es parte de solamente un codón. El uso de un punto de inicio fijo significa que el ensamble de un polipéptido de empezar en un extremo y terminar en el otro, de tal forma que las partes diferentes de una secuencia codificante no pueden ser leídas independientemente.

La naturaleza del código predice que dos tipos de mutaciones, sustitución de bases y la inserción/eliminación de bases, pueden tener diferentes efectos. Si una secuencia particular es leída secuencialmente, tal como (los codones) UUU AAA GGG CCC (los aminoácidos) aa1 aa2 aa3 aa4 entonces una sustitución de nucleótidos, o mutación puntual, afectarán solamente un aminoácido. Por ejemplo, la sustitución de una A por alguna otra base (X) causa que aa2 sea reemplazado por aa5 UUU AAX GGG CCC aa1 aa5 aa3 aa4 debido a que solamente el segundo codón fue cambiado. Sin embargo, una mutación que insertan o eliminan un sólo nucleótido cambiará la serie de tripletes para el resto de la secuencia. Un cambio de esta naturaleza es llamado corrimiento del marco. Una inserción podría tomar la forma UUU AAX AGG GCC C aa1 aa5 aa6 aa7 debido a que la nueva secuencia de tripletes es completamente diferente de la primera, la secuencia completa de aminoácidos del polipéptido es alterada río abajo a partir del sitio de la mutación, así que la función de la proteína es probable que se pierda completamente. Las mutaciones del corrimiento del marco son introducidas por acridinas, compuestos que se une al ADN y distorsionan la estructura de la doble hélice, causando que se incorporen bases adicionales o se omitan durante la replicación. Cada elemento mutagénico en presencia de una acridina resulta en la adición o eliminación de un par de bases.

Si se produce un mutante de acridina por, digamos, la adición de un nucleótido, éste se debería revertir al tipo silvestre por la eliminación de un nucleótido. Sin embargo, la reversión también puede ser causada por la eliminación de una base diferente en el sitio cerca de la primera. Las combinaciones de tales mecanismos proveen evidencia reveladora acerca de la naturaleza del código genético. La figura 2.10 ilustra las propiedades de las mutaciones de corrimiento de marco. Una inserción o eliminación cambia la secuencia completa del polipéptido a partir del sitio de la mutación. Sin embargo, la combinación de una inserción y una eliminación del mismo número de nucleótidos causa que el código sea leído incorrectamente solamente entre los dos sitios de la mutación; la lectura en el marco original continúa después del segundo sitio. En 1961, el análisis genético de las mutaciones de acridina en la región rII del fago T4 mostraron que todas las mutaciones podrían ser clasificadas en una de dos series, descritas como (+) y (-). Cualquier tipo de mutación por si misma causa un corrimiento de marco: el (+) escrito en virtud de la adición de una base, y el (-) escrito en virtud de la eliminación de una base. Combinaciones de mutantes dobles de los tipos (+ +) y (– –) continuas muestran la conducta mutante. Sin embargo, las combinaciones de los tipos (+ –) o (– +) se suprimen una a la otra, de tal manera que una mutación es descrita como supresora del corrimiento de marco de la otra. (En el contexto de este trabajo, “supresora” es utilizado en un sentido inusual debido a que la segunda mutación está en el mismo gen que la primera; de hecho, esas son reversiones de segundo sitio). Debe ser leído como una secuencia fija a partir del punto de inicio. Además, la adición o eliminación de un sólo nucleótido compensa una a la otra, mientras que adiciones o eliminaciones dobles permanecen mutantes. Sin embargo, esas observaciones no sugieren como muchos nucleótidos constituyen a cada codón. Cuando se construyen tripletes mutantes, solamente las combinaciones (+ + +) y (– – –) muestran el fenotipo silvestre, mientras que otras combinaciones permanecen mutantes. Si tomamos tres adiciones o eliminaciones que corresponda a la adición u omisión de un sólo aminoácido, esto implica que el código es leído en tripletes. Una secuencia incorrecta para un aminoácido se encuentra entre los dos sitios de la mutación y la secuencia en cada lado permanece tipo silvestre, como se indicó en la figura 2.10....