Ejercicio resuelto de Código genético · Biología · 2020

La tabla contiene el código genético.





El segmento de ARNm representado codifica un fragmento intersticial de un polipéptido (los diferentes codones aparecen subrayados):

$5^{\mathrm{\prime }}\dots \underset{‾}{\text{GGC}}\underset{‾}{\text{CCU}}\underset{‾}{\text{AAC}}\underset{‾}{\text{UCU}}\underset{‾}{\text{ACA}}\underset{‾}{\text{AAG}}\underset{‾}{\text{CGC}}\dots 3^{\mathrm{\prime }}$

1. Determine la secuencia de las dos hebras del segmento de ADN del que proviene este ARN y la correspondiente secuencia de aminoácidos que se origina en la traducción (indicando las polaridades en ambos casos). [1 punto]

2. Indique cómo podría originarse un codón de terminación de la síntesis mediante las siguientes mutaciones en el segmento de ADN considerado: (1) adición de una base; (2) substitución de una base. [1 punto]

$\mathbf{\text{1.}}\mathbf{\text{Determine}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{secuencia}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{dos}}\mathbf{\text{hebras}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{segmento}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{ADN}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{proviene}}\mathbf{\text{este}}\mathbf{\text{ARN}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{correspondiente}}\mathbf{\text{secuencia}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{amino}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{cidos}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{origina}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{traducci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{(indicando}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{polaridades}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{ambos}}\mathbf{\text{casos).}}\mathbf{\text{[1}}\mathbf{\text{punto]}}$

El ARNm dado es

$5^{\mathrm{\prime }}\mathrm{G}\mathrm{G}\mathrm{C}\mathrm{C}\mathrm{C}\mathrm{U}\mathrm{A}\mathrm{A}\mathrm{C}\mathrm{U}\mathrm{C}\mathrm{U}\mathrm{A}\mathrm{C}\mathrm{A}\mathrm{A}\mathrm{A}\mathrm{G}\mathrm{C}\mathrm{G}\mathrm{C}{3}^{\mathrm{\prime }}$

$\mathbf{\text{Hebra}}\mathbf{\text{codificante}}\mathbf{\text{(no}}\mathbf{\text{molde).}}$ Es idéntica al ARNm salvo que lleva timina donde el ARN lleva uracilo, y tiene su misma polaridad:

$5^{\mathrm{\prime }}\mathrm{G}\mathrm{G}\mathrm{C}\mathrm{C}\mathrm{C}\mathrm{T}\mathrm{A}\mathrm{A}\mathrm{C}\mathrm{T}\mathrm{C}\mathrm{T}\mathrm{A}\mathrm{C}\mathrm{A}\mathrm{A}\mathrm{A}\mathrm{G}\mathrm{C}\mathrm{G}\mathrm{C}{3}^{\mathrm{\prime }}$

$\mathbf{\text{Hebra}}\mathbf{\text{molde}}\mathbf{\text{(con}}\mathbf{\text{sentido).}}$ Es la complementaria y antiparalela de la anterior; es la que la ARN-polimerasa lee, y lo hace en sentido $3^{\mathrm{\prime }}\to 5^{\mathrm{\prime }}$:

$3^{\mathrm{\prime }}\mathrm{C}\mathrm{C}\mathrm{G}\mathrm{G}\mathrm{G}\mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{T}\mathrm{G}\mathrm{A}\mathrm{G}\mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{G}\mathrm{T}\mathrm{T}\mathrm{T}\mathrm{C}\mathrm{G}\mathrm{C}\mathrm{G}{5}^{\mathrm{\prime }}$

El fragmento de ADN bicatenario queda, pues:

$\begin{array}{lcl}{5}^{\mathrm{\prime }}\mathrm{G}\mathrm{G}\mathrm{C}\mathrm{C}\mathrm{C}\mathrm{T}\mathrm{A}\mathrm{A}\mathrm{C}\mathrm{T}\mathrm{C}\mathrm{T}\mathrm{A}\mathrm{C}\mathrm{A}\mathrm{A}\mathrm{A}\mathrm{G}\mathrm{C}\mathrm{G}\mathrm{C}{3}^{\mathrm{\prime }}& & \text{(codificante)}\\ 3^{\mathrm{\prime }}\mathrm{C}\mathrm{C}\mathrm{G}\mathrm{G}\mathrm{G}\mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{T}\mathrm{G}\mathrm{A}\mathrm{G}\mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{G}\mathrm{T}\mathrm{T}\mathrm{T}\mathrm{C}\mathrm{G}\mathrm{C}\mathrm{G}{5}^{\mathrm{\prime }}& & \text{(molde)}\end{array}$

$\mathbf{\text{P}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{ptido.}}$ Leyendo los codones del ARNm en la tabla del código genético:

Codón	GGC	CCU	AAC	UCU	ACA	AAG	CGC Aminoácido	Gly	Pro	Asn	Ser	Thr	Lys	Arg

$\mathrm{N}{\mathrm{H}}_2\text{-Gly-Pro-Asn-Ser-Thr-Lys-Arg-COOH}$

La polaridad del péptido también importa: se sintetiza y se escribe desde el extremo amino (que corresponde al 5' del ARNm) hasta el carboxilo (que corresponde al 3').

$\mathbf{\text{2.}}\mathbf{\text{Indique}}\mathbf{\text{c}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{mo}}\mathbf{\text{podr}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{originarse}}\mathbf{\text{un}}\mathbf{\text{cod}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{terminaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{s}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{ntesis}}\mathbf{\text{mediante}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{siguientes}}\mathbf{\text{mutaciones}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{segmento}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{ADN}}\mathbf{\text{considerado:}}\mathbf{\text{(1)}}\mathbf{\text{adici}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{base;}}\mathbf{\text{(2)}}\mathbf{\text{substituci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{base.}}\mathbf{\text{[1}}\mathbf{\text{punto]}}$

Los tres codones de terminación son $\mathrm{U}\mathrm{A}\mathrm{A}$, $\mathrm{U}\mathrm{A}\mathrm{G}$ y $\mathrm{U}\mathrm{G}\mathrm{A}$; hay que conseguir que alguno de ellos aparezca en la pauta de lectura.

$\mathbf{\text{(1)}}\mathbf{\text{Adici}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{base.}}$ Una inserción desplaza la pauta de lectura a partir de ese punto (mutación de $\mathit{\text{corrimiento}}$ o $\mathit{\text{frameshift}}$), y todos los codones posteriores cambian. Basta, por ejemplo, con añadir una $\mathrm{T}$ en la hebra codificante justo detrás del primer codón:

$\mathrm{G}\mathrm{G}\mathrm{C}\underset{‾}{\mathrm{T}}\mathrm{C}\mathrm{C}\mathrm{T}\mathrm{A}\mathrm{A}\mathrm{C}\mathrm{T}\mathrm{C}\mathrm{T}\mathrm{A}\mathrm{C}\mathrm{A}\mathrm{A}\mathrm{A}\mathrm{G}\mathrm{C}\mathrm{G}\mathrm{C}$

El ARNm pasa a ser $\mathrm{G}\mathrm{G}\mathrm{C}\mathrm{U}\mathrm{C}\mathrm{C}\underset{‾}{\mathrm{U}\mathrm{A}\mathrm{A}}\dots$, de modo que el tercer codón es $\mathrm{U}\mathrm{A}\mathrm{A}$, de parada: la traducción se detendría tras dos aminoácidos.

$\mathbf{\text{(2)}}\mathbf{\text{Sustituci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{base.}}$ Aquí no se corre la pauta: solo cambia un codón, así que hay que buscar el triplete del fragmento que esté a $\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{sola}}\mathbf{\text{base}}$ de TAA, TAG o TGA en la hebra codificante. Recorriéndolos todos:

Triplete	Aminoácido	¿A cuántas bases de un codón de parada? GGC	Gly	2 CCT	Pro	3 AAC	Asn	2 TCT	Ser	2 ACA	Thr	2 AAG	Lys	1 (de TAG) CGC	Arg	2

El único que sirve es el sexto, $\mathrm{A}\mathrm{A}\mathrm{G}$: sustituyendo su primera adenina por timina en la hebra codificante (y, en consecuencia, la timina correspondiente por adenina en la molde),

$\mathrm{G}\mathrm{G}\mathrm{C}\mathrm{C}\mathrm{C}\mathrm{T}\mathrm{A}\mathrm{A}\mathrm{C}\mathrm{T}\mathrm{C}\mathrm{T}\mathrm{A}\mathrm{C}\mathrm{A}\underset{‾}{\mathrm{T}}\mathrm{A}\mathrm{G}\mathrm{C}\mathrm{G}\mathrm{C}$

el ARNm pasa a ser

$5^{\mathrm{\prime }}\mathrm{G}\mathrm{G}\mathrm{C}\mathrm{C}\mathrm{C}\mathrm{U}\mathrm{A}\mathrm{A}\mathrm{C}\mathrm{U}\mathrm{C}\mathrm{U}\mathrm{A}\mathrm{C}\mathrm{A}\underset{‾}{\mathrm{U}\mathrm{A}\mathrm{G}}\mathrm{C}\mathrm{G}\mathrm{C}{3}^{\mathrm{\prime }}$

y el sexto codón, que codificaba lisina, se convierte en $\mathrm{U}\mathrm{A}\mathrm{G}$, codón de terminación. La traducción se cortaría ahí y el péptido resultante sería Gly-Pro-Asn-Ser-Thr, cinco aminoácidos en lugar de siete. Es una mutación sin sentido ($\mathit{\text{nonsense}}$).

Es la diferencia clásica entre los dos tipos de mutación: la sustitución afecta a un solo codón, mientras que la adición corre la pauta y altera todo lo que viene detrás, por lo que suele tener consecuencias mucho más graves.