Primera e inesperada excepción a la regla del ADN en un código natural

A menudo se hace referencia al ADN como el anteproyecto de la vida, pero científicos han descubiero por primera vez un microbio que usa dos traducciones diferentes del código de ADN al azar. Este hallazgo inesperado rompe lo que se pensaba que era una regla universal, ya que las proteínas de este microbio no pueden predecirse completamente a partir de la secuencia de ADN.

Investigadores del Centro Milner para la Evolución en la Universidad de Bath y del Instituto Max-Planck de Química Biofísica en Göttingen, Alemania, han publicado sus hallazgos en la revista Current Biology.

Todos los organismos reciben información genética de sus procreadores que les dice a las células cómo hacer proteínas, las moléculas que hacen la química en nuestros cuerpos. Esta información genética comprende moléculas de ADN formadas por una secuencia de cuatro bases químicas representadas por las letras A, T, C y G; el código genético dicta a la célula qué secuencia de aminoácidos se unen para formar cada proteína dada la secuencia subyacente en el ADN.

De manera similar que tres puntos en el código Morse se traduce como S, también el código genético se lee en bloques de tres bases (codones) para traducir a un aminoácido. Originalmente, se pensó que cualquier codón dado siempre da como resultado el mismo aminoácido, así como tres puntos siempre significa S en el código morse. GGA en el ADN, por ejemplo, se traduce como el aminoácido glicina.

Sin embargo, una colaboración entre Stefanie Mühlhausen y Laurence Hurst en el Milner Center for Evolution en la Universidad de Bath, y Martin Kollmar y sus colegas en el Instituto Max-Planck de Química Biofísica en Göttingen, Alemania, ha descrito la primera e inesperado excepción a esta regla en un código natural.

El grupo examinó un grupo inusual de levaduras en el que algunas especies han desarrollado un código inusual no universal. Mientras que los humanos (y casi todo lo demás) traducen el codón CTG como el aminoácido leucina, algunas especies de levadura lo traducen como el aminoácido serina, mientras que otras lo traducen como alanina.

Jugar a cara o cruz

Esto es bastante extraño en sí mismo. Pero el equipo se sorprendió aún más al descubrir que una especie, Ascoidea asiatica, tradujo aleatoriamente este codón como serina o leucina. Cada vez que se traduce este codón, la célula lanza una moneda química: sale cara es leucina, sale cruz es serina.

Laurence Hurst, Profesor de Genética Evolutiva y Director del Centro Milner para la Evolución en la Universidad de Bath, dijo en un comunicado: “Esta es la primera vez que hemos visto esto en cualquier especie.

“Nos sorprendió encontrar que aproximadamente el 50 por ciento del tiempo que CTG se traduce como serina, el resto del tiempo es leucina. La última regla de los códigos genéticos, que la traducción es determinista, se ha roto. Esto hace que este genoma sea único: no se pueden calcular las proteínas si se conoce el ADN”.

Para comprender cómo sucede esto, cómo se manifiesta físicamente este mecanismo de lanzamiento de monedas, el equipo investigó moléculas llamadas ARNt, que actúan como traductores que reconocen los codones y unen los aminoácidos para formar una cadena de proteínas.

Martin Kollmar, del Instituto Max-Planck de Química Biofísica en Göttingen, dijo: “Encontramos que Ascoidea asiatica, es inusual en tener dos tipos de ARNt para CTG, uno que se une con leucina y otro que se une con serina.

“Entonces, cuando CTG llega a traducirse, selecciona aleatoriamente uno de los dos ARNt y, por lo tanto, selecciona aleatoriamente entre serina y leucina”.

Stefanie Mühlhausen del Centro Milner para la Evolución en la Universidad de Bath agregó: “El intercambio de una serina por leucina podría causar problemas graves en una proteína ya que tienen propiedades bastante diferentes: la serina se encuentra a menudo en la superficie de la proteína mientras que la leucina es hidrofóbica y a menudo enterrado dentro de la proteína.

“Observamos cómo esta extraña levadura se enfrenta a esta aleatoriedad y descubrimos que A. asiatica ha evolucionado para usar el codón CTG muy raramente y sobre todo evita partes clave de las proteínas”.

Los investigadores estiman que la codificación aleatoria tiene 100 millones de años, pero otras especies estrechamente relacionadas evolucionaron para perder este rasgo potencialmente problemático.

Martin Kollmar dijo: “No está claro por qué A. asiatica debería haber conservado esta codificación estocástica durante tanto tiempo. Tal vez haya raras ocasiones en que este tipo de aleatoriedad pueda ser beneficioso”.

Fuente:
Investigación y desarrollo