El código genético, concepto y características generales. ¿Por qué razón se considera que la naturaleza del código genético minimiza el efecto fenotípico de algunas mutaciones? Ponga un ejemplo. [1,25 puntos]
CONCEPTO. El código genético es la correspondencia entre la secuencia de nucleótidos de un ácido nucleico y la secuencia de aminoácidos de la proteína que codifica. Es, en otras palabras, el diccionario que permite traducir el lenguaje de cuatro letras del ADN y del ARN al lenguaje de veinte letras de las proteínas. Su unidad es el CODÓN o triplete: tres nucleótidos consecutivos del ARN mensajero que especifican un aminoácido.
Que la unidad sea de tres bases y no de dos se deduce de un argumento combinatorio sencillo: con cuatro bases, los dobletes darían solo
combinaciones, insuficientes para veinte aminoácidos, mientras que los tripletes dan
, más que suficientes.
CARACTERÍSTICAS GENERALES:
Es UNIVERSAL, o casi. La misma correspondencia rige en todos los seres vivos, desde una bacteria hasta el ser humano, lo que constituye una prueba de peso del origen común de la vida y es el fundamento de la ingeniería genética: por eso una bacteria puede fabricar insulina humana. Hay excepciones menores en las mitocondrias y en algunos protozoos.
Es DEGENERADO o redundante. Hay 64 codones para 20 aminoácidos, de modo que la mayoría de los aminoácidos están codificados por varios codones SINÓNIMOS. La leucina, la serina y la arginina tienen seis cada una; solo la metionina y el triptófano tienen uno.
NO ES AMBIGUO. Cada codón codifica un único aminoácido, nunca dos. La degeneración va en un solo sentido.
Carece de SOLAPAMIENTO. Los codones se leen uno a continuación de otro y no comparten ninguna base.
Se lee SIN COMAS y en un MARCO DE LECTURA fijo, establecido por el codón de inicio AUG y mantenido hasta el final; por eso una inserción o una deleción de una sola base lo desplaza todo.
Tiene SEÑALES DE PUNTUACIÓN: el codón AUG marca el inicio y codifica metionina, y tres codones —UAA, UAG y UGA— no codifican ningún aminoácido y marcan el final de la traducción.
POR QUÉ MINIMIZA EL EFECTO FENOTÍPICO DE ALGUNAS MUTACIONES. La razón es la DEGENERACIÓN, y no de cualquier manera: el código está organizado de modo que los codones sinónimos de un mismo aminoácido suelen diferir en la TERCERA BASE. Como consecuencia, un cambio de una sola base en esa tercera posición tiene muchas probabilidades de dar otro codón que codifica el MISMO aminoácido: la proteína sale idéntica y el fenotipo no se altera en absoluto. Esas son las MUTACIONES SILENCIOSAS.
El efecto amortiguador va aún más lejos: el código está además ordenado de manera que, cuando el cambio sí modifica el aminoácido, el nuevo suele tener propiedades químicas PARECIDAS al anterior —los codones que empiezan por U, por ejemplo, codifican casi todos aminoácidos apolares—. Esas mutaciones se llaman conservativas, y la proteína suele conservar su plegamiento y su función. El código genético actúa así como un sistema de amortiguación frente a los errores de la replicación y frente a los agentes mutagénicos.
EJEMPLO. El aminoácido leucina está codificado por seis codones: UUA, UUG, CUU, CUC, CUA y CUG. Si un gen contiene el codón CUU y una mutación puntual sustituye su tercera base, la U, por una C, el codón pasa a ser CUC, que también codifica leucina. La proteína resultante es EXACTAMENTE la misma, no hay cambio fenotípico alguno y la mutación es silenciosa; solo se detectaría secuenciando el gen.
Contrástese con lo que ocurre si el cambio afecta a la PRIMERA o a la SEGUNDA base: si el CUU pasara a CCU, el aminoácido sería prolina en lugar de leucina, y el cambio sí podría alterar el plegamiento de la proteína. Es el caso de la anemia falciforme, donde un GAG que codifica ácido glutámico pasa a GUG, que codifica valina, y ese único cambio en la segunda base basta para deformar el eritrocito.