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2 de Mayo de 2016
Genética

¿Por qué el código genético está limitado a 20 aminoácidos?

La razón se halla en la estructura de los ARN de transferencia y conocerla puede ser de gran utilidad en el campo de la biología sintética.

Representación de una doble cadena de ADN.
[iStock/ cosmin4000]

Un estudio demuestra que el código genético evolucionó hasta incluir un máximo de 20 aminoácidos por una limitación funcional de los ARN de transferencia, las moléculas que traducen la información que contienen los genes al lenguaje de las proteínas. El trabajo, liderado por el investigador Lluís Ribas de Pouplana, del Instituto de Investigación Biomédica de Barcelona, ha sido publicado hace unos días en la revista Science Advances.

Aunque el código genético es universal, el lenguaje de los genes y el de las proteínas son diferentes. El primero está basado en las cuatro bases del ADN, conocidas como adenina (A), timina (T), citosina (C) y guanina (G). En cambio, las proteínas utilizan el código de los aminoácidos, 20 moléculas diferentes que combinadas entre sí forman una amplia variedad de proteínas. Todas las estructuras vivas que existen en la naturaleza están formadas a partir de estos 20 tipos de ladrillos básicos, formados a su vez por la combinación de las cuatro bases del ADN. ¿Pero por qué no surgieron más aminoácidos a medida que aumentó la complejidad de la vida? Se trata de un límite fundamental en la evolución del código genético que siempre ha intrigado a los biólogos.

Según el reciente estudio, la clave para entender esta restricción se esconde detrás del ARN de transferencia (ARNt). Este vendría a ser la representación física del traductor que habla el lenguaje de los genes y el de las proteínas a la vez. Los genes son largas secuencias de las cuatro bases del ADN (ATGCTTTTCACC...) que el ARNt lee de tres en tres (ATG, CTT,...), de forma que cada triplete da lugar a un aminoácido distinto.  El ARN de transferencia es una herramienta fundamental, ya que reconoce los distintos tripletes por un extremo, mientras que por el otro se le une el aminoácido que le corresponde. A medida que va leyendo la información genética por un lado, los aminoácidos de los ARNt se van encadenando por el otro lado, hasta formar la proteína que estaba escrita en el gen.

El ARN de transferencia (tRNA) ejerce de intérprete entre el lenguaje de los genes y el de las proteinas (US Library of Med)

Los investigadores han descubierto que la saturación del código genético viene marcada por la forma del ARN de transferencia. La cavidad donde han de encajarse los ARNt impone a todas estas moléculas una misma estructura similar a una L, que deja muy poco margen de variación entre ellas. Según Ribas, «al sistema le hubiera interesado incorporar nuevos aminoácidos, porque de hecho usamos más de 20, pero se añaden por vías muy complejas, fuera del código genético. Y es que llegó un momento en que la naturaleza no pudo crear nuevos ARNt que fuesen suficientemente diferentes de los que ya había sin que entrasen en conflicto al identificar el aminoácido correcto. Y esto ocurrió cuando se llegó a 20».

Este freno en el crecimiento de la complejidad de la vida se produjo hace más de 3.000 millones de años, antes de que bacterias, eucariotas y arqueobacterias evolucionaran por separado, dado que todos usamos el mismo código para producir proteínas.

El hallazgo puede ser útil en el campo de la biología sintética, donde se modifica el código genético para producir proteínas con aminoácidos diferentes para conseguir funciones nuevas. Pero hacerlo no es nada fácil. Los investigadores han llegado a la conclusión de que para conseguir sistemas biotecnológicos más efectivos es fundamental evitar conflictos de identidad entre los ARNt sintéticos diseñados en el laboratorio y los ARNt pre-existentes.

Más información en Science Advances

Fuente: IRB Barcelona

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