codón de parada

En el código genético estándar, existen tres codones de terminación diferentes:

Hay variaciones en el código genético estándar , y se han encontrado codones de parada alternativos en los genomas mitocondriales de vertebrados , ^{[ 2 ]} Scenedesmus obliquus , ^{[ 3 ]} y Thraustochytrium . ^{[ 4 ]}

El código genético nuclear es flexible, como lo ilustran los códigos genéticos variantes que reasignan los codones de parada estándar a los aminoácidos. ^{[ 5 ]}

En 1986, se aportaron pruebas convincentes de que la selenocisteína (Sec) se incorporaba cotraduccionalmente. Además, se identificó el codón que dirige parcialmente su incorporación en la cadena polipeptídica como UGA, también conocido como codón de terminación opal. ^{[ 6 ]} Se han identificado diferentes mecanismos para anular la función de terminación de este codón en procariotas y eucariotas. ^{[ 7 ]} Una diferencia particular entre estos reinos es que los elementos cis parecen estar restringidos a la vecindad del codón UAG en procariotas, mientras que en eucariotas esta restricción no está presente. En cambio, dichas ubicaciones parecen desfavorecidas, aunque no prohibidas. ^{[ 8 ]}

En 2003, un artículo histórico describió la identificación de todas las selenoproteínas conocidas en humanos: 25 en total. ^{[ 9 ]} Se han realizado análisis similares para otros organismos.

El codón UAG puede traducirse en pirrolisina (Pyl) de manera similar.

La distribución de los codones de parada dentro del genoma de un organismo no es aleatoria y puede correlacionarse con el contenido de GC . ^{[ 10 ] [ 11 ]} Por ejemplo, el genoma de E. coli K-12 contiene 2705 TAA (63%), 1257 TGA (29%) y 326 TAG (8%) codones de parada (contenido de GC 50,8%). ^{[ 12 ]} Además, los sustratos para los codones de parada factor de liberación 1 o factor de liberación 2 están fuertemente correlacionados con la abundancia de codones de parada. ^{[ 11 ]} Un estudio a gran escala de bacterias con un amplio rango de contenidos de GC muestra que, si bien la frecuencia de aparición de TAA está correlacionada negativamente con el contenido de GC y la frecuencia de aparición de TGA está correlacionada positivamente con el contenido de GC, la frecuencia de aparición del codón de parada TAG, que suele ser el codón de parada menos utilizado en un genoma, no está influenciada por el contenido de GC. ^{[ 13 ]}

El reconocimiento de codones de parada en bacterias se ha asociado con el llamado "anticodón tripéptido" ^{[ 14 ]} , un motivo de aminoácidos altamente conservado en RF1 (PxT) y RF2 (SPF). Si bien esto está respaldado por estudios estructurales, se ha demostrado que la hipótesis del anticodón tripéptido es una simplificación excesiva ^{[ 15 ] .}

Fueron el primer conjunto de mutaciones sin sentido que se descubrieron, aisladas por Richard H. Epstein y Charles Steinberg y nombradas en honor a su amigo y estudiante de posgrado de Caltech, Harris Bernstein, cuyo apellido significa " ámbar " en alemán ( cf. Bernstein ). ^{[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]}

Los virus con mutaciones ámbar se caracterizan por su capacidad de infectar solo ciertas cepas de bacterias, conocidas como supresoras ámbar. Estas bacterias portan su propia mutación que permite la recuperación de la función en los virus mutantes. Por ejemplo, una mutación en el ARNt que reconoce el codón de parada ámbar permite que la traducción "lea" el codón y produzca una proteína de longitud completa, recuperando así la forma normal de la proteína y "suprimiendo" la mutación ámbar. ^{[ 19 ]} Por lo tanto, los mutantes ámbar son una clase completa de mutantes virales que pueden crecer en bacterias que contienen mutaciones supresoras ámbar. Se conocen supresores similares para los codones de parada ocre y opal también.

Se han diseñado moléculas de ARNt que contienen aminoácidos no naturales para reconocer el codón de parada ámbar en el ARN bacteriano. Esta tecnología permite la incorporación de aminoácidos ortogonales (como la p -azidofenilalanina ) en ubicaciones específicas de la proteína diana.

Fue la segunda mutación de codón de parada que se descubrió. Con reminiscencias del color amarillo-naranja-marrón habitual asociado al ámbar, a este segundo codón de parada se le dio el nombre de " ocre " , un pigmento mineral de color naranja-rojizo-marrón. ^{[ 17 ]}

Los virus mutantes ocres presentaban una propiedad similar a la de los mutantes ámbar, ya que recuperaban la capacidad infecciosa dentro de ciertas cepas supresoras de bacterias. El conjunto de supresores ocres era distinto al de los supresores ámbar, por lo que se infirió que los mutantes ocres correspondían a un triplete de nucleótidos diferente. Mediante una serie de experimentos de mutación que comparaban estos mutantes entre sí y con otros codones de aminoácidos conocidos, Sydney Brenner concluyó que las mutaciones ámbar y ocre correspondían a los tripletes de nucleótidos "UAG" y "UAA". ^{[ 20 ]}

El tercer y último codón de parada en el código genético estándar se descubrió poco después y corresponde al triplete de nucleótidos "UGA". ^{[ 21 ]}

Para seguir la temática de los minerales de colores, el tercer codón sin sentido pasó a conocerse como " ópalo " , un tipo de sílice que muestra una variedad de colores. ^{[ 17 ]} Las mutaciones sin sentido que crearon este codón de parada prematuro se denominaron posteriormente mutaciones de ópalo o mutaciones de umber .

Las mutaciones sin sentido son cambios en la secuencia de ADN que introducen un codón de parada prematuro, lo que provoca que la proteína resultante se acorte de forma anormal. Esto suele causar una pérdida de función en la proteína, ya que partes cruciales de la cadena de aminoácidos dejan de ensamblarse. Debido a esta terminología, los codones de parada también se conocen como codones sin sentido .

Una mutación sin codón de parada , también llamada variante de pérdida de codón de parada , es una mutación puntual que ocurre dentro de un codón de parada. Las mutaciones sin codón de parada provocan la traducción continua de una cadena de ARNm en lo que debería ser una región no traducida. La mayoría de los polipéptidos resultantes de un gen con una mutación sin codón de parada pierden su función debido a su longitud extrema y al impacto en el plegamiento normal. Las mutaciones sin codón de parada se diferencian de las mutaciones sin sentido en que no crean un codón de parada, sino que lo eliminan. Las mutaciones sin codón de parada también se diferencian de las mutaciones de sentido erróneo , que son mutaciones puntuales donde un solo nucleótido cambia para causar su reemplazo por un aminoácido diferente . Las mutaciones sin codón de parada se han relacionado con muchas enfermedades hereditarias, incluidos trastornos endocrinos , ^{[ 22 ]} enfermedades oculares ^{[ 23 ]} y trastornos del neurodesarrollo . ^{[ 24 ] [ 25 ]}