Degeneración de codones

La degeneración o redundancia ^{[ 1 ]} de los codones es la redundancia del código genético , que se manifiesta como la multiplicidad de combinaciones de codones de tres pares de bases que especifican un aminoácido. La degeneración del código genético es lo que explica la existencia de mutaciones sinónimas . ^{[ 2 ]}^{: Cap. 15}

Fondo

La degeneración del código genético fue identificada por Lagerkvist. ^{[ 3 ]} Por ejemplo, los codones GAA y GAG especifican ácido glutámico y presentan redundancia; pero ninguno especifica ningún otro aminoácido y, por lo tanto, no son ambiguos o no demuestran ambigüedad.

Los codones que codifican un aminoácido pueden diferir en cualquiera de sus tres posiciones; sin embargo, con mayor frecuencia, esta diferencia se encuentra en la segunda o tercera posición. ^{[ 4 ]} Por ejemplo, el aminoácido ácido glutámico se especifica mediante los codones GAA y GAG (diferencia en la tercera posición); el aminoácido leucina se especifica mediante los codones UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG (diferencia en la primera o tercera posición); y el aminoácido serina se especifica mediante los codones UCA, UCG, UCC, UCU, AGU, AGC (diferencia en la primera, segunda o tercera posición). ^{[ 2 ]}^{: 521–522}

La degeneración se produce porque hay más codones que aminoácidos codificables. Por ejemplo, si hubiera dos bases por codón, solo se podrían codificar 16 aminoácidos (4²=16). Dado que se requieren al menos 21 codones (20 aminoácidos más la base de parada) y el siguiente número mayor de bases es tres, entonces 4³ da como resultado 64 codones posibles, lo que significa que debe existir cierta degeneración. ^{[ 2 ]}^{: 521–522}

Terminología

Se dice que una posición de un codón es un sitio n -degenerado si solo n de los cuatro nucleótidos posibles (A, C, G, T) en esa posición especifican el mismo aminoácido. Una sustitución de nucleótido en un sitio 4-degenerado siempre es una mutación sinónima sin cambio en el aminoácido. ^{[ 2 ]}^{: 521–522}

Un sitio menos degenerado produciría una mutación no sinónima en algunas de las sustituciones. Un ejemplo (y el único) de sitio triplemente degenerado es la tercera posición de un codón de isoleucina . AUU, AUC o AUA codifican isoleucina, pero AUG codifica metionina . En los cálculos, esta posición se suele tratar como un sitio doblemente degenerado. ^[²^]^:^521–522

Se dice que una posición es no degenerada si cualquier mutación en dicha posición cambia el aminoácido. Por ejemplo, las tres posiciones del codón AUG de la metionina son no degeneradas, ya que el único codón que codifica para la metionina es AUG. Lo mismo ocurre con el codón UGG del triptófano. ^{[ 2 ]}^{: 521–522}

Existen tres aminoácidos codificados por seis codones diferentes: serina , leucina y arginina . Solo dos aminoácidos están especificados por un único codón cada uno. Uno de ellos es el aminoácido metionina , especificado por el codón AUG, que también indica el inicio de la traducción; el otro es el triptófano , especificado por el codón UGG.

Trascendencia

Estas propiedades del código genético lo hacen más tolerante a las mutaciones puntuales . Por ejemplo, en teoría, los codones cuádruplemente degenerados pueden tolerar cualquier mutación puntual en la tercera posición, aunque el sesgo en el uso de codones lo restringe en la práctica en muchos organismos; los codones doblemente degenerados pueden soportar mutaciones silenciosas en lugar de mutaciones puntuales de sentido erróneo o sin sentido en la tercera posición. Dado que las mutaciones de transición (mutaciones de purina a purina o de pirimidina a pirimidina) son más probables que las mutaciones de transversión (mutaciones de purina a pirimidina o viceversa), la equivalencia de purinas o de pirimidinas en sitios doblemente degenerados añade una tolerancia adicional a las fallas. ^{[ 2 ]}^{: 531–532}

Una consecuencia práctica de la redundancia es que algunos errores en el código genético causan solo una mutación sinónima, o un error que no afectaría a la proteína porque la hidrofilicidad o hidrofobicidad se mantiene mediante la sustitución equivalente de aminoácidos ( mutación conservativa ). Por ejemplo, un codón NUN (donde N = cualquier nucleótido) tiende a codificar aminoácidos hidrofóbicos, NCN produce residuos de aminoácidos de tamaño pequeño y moderada hidropatía, y NAN codifica residuos hidrofílicos de tamaño medio. ^{[ 5 ]}^{[ 6 ]} Estas tendencias pueden resultar del ancestro común de las aminoacil-ARNt sintetasas relacionadas con estos codones.

Estos códigos variables para aminoácidos son posibles debido a las bases modificadas en la primera base del anticodón del ARNt, y el par de bases formado se denomina par de bases tambaleante . Las bases modificadas incluyen la inosina y el par de bases UG no Watson-Crick. ^{[ 7 ]}

Véase también

Teoría neutral de la evolución molecular

Referencias

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