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17 Marzo 2014

Segundo código genético del ADN

El código oculto que promueve enfermedades

Un equipo de científicos de la Universidad de Washington descubrió un segundo código en el ADN, que sugiere que el organismo maneja dos “significados diferentes” lo que podría tener importantes repercusiones en relación con las patologías de índole genético. Mientras un código describe cómo se sintetizan las proteínas, el otro correspondería a un diferente código por el cual las células controlan la expresión de los diferentes genes.  Este segundo y nuevo código se encuentra sobrepuesto al ya conocido (basado en la utilización de tripletes para la codificación de aminoácidos). Es por esta misma razón que permaneció sin ser descubierto hasta ahora.


Duones y proteínas

Históricamente se ha pensado que el código genético solamente contenía la información necesaria para codificar las diferentes proteínas de un organismo. Este código se basa en el uso de cuatro caracteres o letras, que corresponden a las iniciales de las bases nitrogenadas (Adenina, Citocina, Guanina y Timina) que son parte de la estructura de doble hélice de la molécula de ADN. Estas bases, agrupadas de tres en tres conforman un codón. Cada codón a su vez codifica para un aminoácido, unidad básica y estructural de las proteínas, especificando de esta forma la secuencia de una cadena polipeptídica, mecanismo ya conocido a la fecha. Sin embargo, este estudio (Science. 2013 Dec 13; 342(6164):1367) reveló que el genoma aparte de contener un código genético para especificar los aminoácidos, además posee un código regulatorio que especifica secuencias de reconocimiento de factores de transcripción (FT), proteínas fundamentales para el control y regulación de la expresión de los genes durante el proceso de transcripción. Estos codones que se relacionan tanto con la secuenciación de las proteínas, como con el control y regulación de los genes, se denominaron “duones”.

Los duones simultáneamente especifican tanto la secuencia de aminoácidos como los sitios de reconocimiento de factores de transcripción (alterando la expresión de los genes mediante un mecanismo desconocido aún según los autores). Por lo tanto codifican dos tipos de información: una es interpretada por el código genético para sintetizar proteínas y la otra, mediante el código regulatorio de unión al ADN de factores de transcripción para influir en la expresión génica.

Los autores encontraron que alrededor del 15% de los codones del genoma humano poseen este uso dual y que son altamente conservados, con lo cual sugieren que afectan la evolución de las proteínas, dado que este “código de unión de factores de transcripción” usa selectivamente determinados codones. 

La elección por ciertos codones y no por otros, se sugiere, podría influenciar y afectar la evolución de las proteínas, en adición al hecho que este nuevo código regulatorio se une a todos los mecanismos anteriormente conocidos de regulación de la expresión génica, tales como la organización de la cromatina y regulaciones a nivel de transcripción y traducción de proteínas. Todos estos procesos son necesarios para la correcta síntesis y funcionamiento óptimo de las proteínas.

 
Figura 1: diferentes mecanismos de la regulación génica a nivel de organización de cromatina, transcripcional y traduccional

Sin embargo, en ciertas enfermedades relacionadas con mutaciones genéticas, es posible que los duones puedan verse inevitablemente relacionados e incluso ser los causales de la enfermedad, debido a su rol en el mecanismo de expresión génica que conduce a la producción de proteínas.

Este descubrimiento puede implicar eventualmente que cualquier alteración en el ADN o mutaciones sufridas por los pacientes con la edad o en caso de virus que integran su genoma al genoma humano (como es el caso del VIH) pueden influir en más de lo que se pensaba.

Esto es debido a que el código genético al codificar “dos tipos de información”, no solamente implica que cualquier cambio en el ADN pueda alterar la secuencia y producción de una proteína, sino también alterar todos los mecanismos de control de expresión de los genes, incluso simultáneamente y causar una enfermedad por la falla de ambos mecanismos.

El hallazgo de que los codones del ADN pueden presentar esta dualidad en su función, según los propios autores, tiene importantes implicaciones en cuanto a la forma en la que  médicos y científicos utilizan el genoma de un paciente para la interpretación, diagnóstico y tratamiento de patologías. Por esta razón el descubrimiento de los duones podría abrir paso a nuevas formas de diagnóstico y tratamiento de patologías relacionadas con alteraciones en el ADN, ya que ofrece una interpretación más completa de las causas genéticas que originan la enfermedad de los pacientes.

Con toda seguridad, los autores concluyen que su investigación sobre los duones abrirá nuevas visiones sobre la interpretación del genoma humano y que la historia del código genético aún sigue su curso.

 

Fuente bibliográfica

The Hidden Codes That Shape Protein Evolution

Robert J. Weatheritt and M. Madan Babu

Department of Genome Sciences, University of Washington, Seattle, WA 98195, USA.

Science. 2013 Dec 13; 342(6164):1367
Science. 2013 Dec 13; 1325-1326

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