Respuesta:¿Alguna vez le has escrito un mensaje secreto a alguno de tus amigos? Si es así, tal vez hayas usado algún código para mantener el mensaje oculto. Por ejemplo, tal vez hayas reemplazado letras de las palabras con números o símbolos siguiendo un conjunto particular de reglas. Para que tu amigo pueda entender el mensaje, es necesario que conozca el código y aplique el mismo conjunto de reglas, en reversa, para decodificarlo.
Decodificar mensajes también es un paso clave en la expresión génica, donde la información de un gen se lee para construir una proteína. En este artículo revisaremos con más detalle el código genético, el cual permite que las secuencias de ADN y de ARN se "decodifiquen" en los aminoácidos de una proteína.
Antecedentes: fabricación de una proteína
Los genes que contienen instrucciones para generar proteínas se expresan en un proceso de dos pasos.
En la transcripción, la secuencia de ADN de un gen se "vuelve a escribir" en forma de ARN. En eucariontes, el ARN debe someterse a etapas de procesamiento adicionales para convertirse en ARN mensajero, o ARNm.
En la traducción, la secuencia de nucleótidos del ARNm se "traduce" en una secuencia de aminoácidos de un polipéptido (cadena proteica).
Si esto es un nuevo concepto para ti, quizás quieras aprender más viendo el video sobre transcripción y traducción.
Codones
Las células decodifican el ARNm al leer sus nucleótidos en grupos de tres, conocidos como codones. A continuación, algunas características de los codones:
La mayoría de los codones especifican un aminoácido
Tres codones de "terminación" marcan el fin de una proteína
Un codon de "inicio", AUG, marca el comienzo de una proteína y además codifica para el aminoácido metionina.
Los codones en un ARNm se leen durante la traducción; se comienza con un codón de inicio, y se sigue hasta llegar a un codón de terminación. Los codones de ARNm se leen de 5' a 3' y especifican el orden de los animoácidos en una proteína de N-terminal (metionina) hasta C-terminal.
La secuencia del ARNm es:
5'-AUGAUCUCGUAA-5'
La traducción implica leer los nucleótidos del ARNm en grupos de tres, cada uno de los cuales especifica un aminoácido (o proporciona una señal de terminación que indica que ha finalizado la traducción).
Secuencia del polipéptido: (extremo-N) metionina-isoleucina-serina (extremo-C)
La secuencia del ARNm es:
5'-AUGAUCUCGUAA-5'
La traducción implica leer los nucleótidos del ARNm en grupos de tres, cada uno de los cuales especifica un aminoácido (o proporciona una señal de terminación que indica que ha finalizado la traducción).
3'-AUG AUC UCG UAA-5'
AUG \rightarrow→right arrow metionina (inicio) AUC \rightarrow→right arrow isoleucina UCG \rightarrow→right arrow serina UAA \rightarrow→right arrow "alto"
Secuencia del polipéptido: (extremo-N) metionina-isoleucina-serina (extremo-C)
[¿Qué significan 5' y 3'?][¿Qué son los extremos N-terminal y C-terminal?]
La tabla del código genético
El conjunto completo de relaciones entre los codones y los aminoácidos (o señales de terminación) se conoce como el código genético. Con frecuencia, el código genético se resume como una tabla. [¿Cómo se lee la tabla de codones?]
Tabla del código genético. Cada secuencia de tres letras de nucleótidos de ARNm corresponde a un aminoácido en específico o a un codón de terminación. UGA, UAG y UAA son codones de terminación. AUG es el codón de metionina además de ser el codón de inicio.
Tabla del código genético. Cada secuencia de tres letras de nucleótidos de ARNm corresponde a un aminoácido en específico o a un codón de terminación. UGA, UAG y UAA son codones de terminación. AUG es el codón de metionina además de ser el codón de inicio.
_Crédito de la imagen: "The genetic code", de OpenStax College, Biología (CC BY 3.0).
Observa como en la tabla muchos aminoácidos están representados por más de un codón. Como ejemplo, hay seis formas distintas de "escribir" leucina en el lenguaje del ARNm (trata de ver si puedes encontrar las seis).
Una característica importante del código genético es que es universal. Es decir, con pequeñas excepciones, prácticamente todas las especies (desde las bacterias hasta tú mismo) usan el código genético que se muestra arriba para la síntesis de protéinas.
Marco de lectura
Para llegar de un ARNm a una proteína de manera fiable, necesitamos un concepto adicional: el de marco de lectura. El marco de lectura determina cómo se divide la secuencia de ARNm en codones durante la traducción.
Ese es un concepto bastante abstracto, así que examinemos un ejemplo para entenderlo mejor. El ARNm a continuación puede codificar tres proteínas totalmente diferentes, según el marco de lectura con el que se lea.
Explicación:
