Investigación del código genético. código genético universal

CÓDIGO GENÉTICO, un sistema para registrar información hereditaria en forma de una secuencia de bases de nucleótidos en moléculas de ADN (en algunos virus, ARN), que determina la estructura primaria (ubicación de residuos de aminoácidos) en moléculas de proteínas (polipéptidos). El problema del código genético se formuló tras demostrar el papel genético del ADN (microbiólogos estadounidenses O. Avery, K. McLeod, M. McCarthy, 1944) y descifrar su estructura (J. Watson, F. Crick, 1953), tras establecer que los genes determinan la estructura y funciones de las enzimas (el principio de “un gen, una enzima” de J. Beadle y E. Tatem, 1941) y que la estructura espacial y la actividad de una proteína dependen de su estructura primaria (F. Sanger, 1955). La cuestión de cómo las combinaciones de 4 bases de ácidos nucleicos determinan la alternancia de 20 residuos de aminoácidos comunes en los polipéptidos fue planteada por primera vez por G. Gamow en 1954.

Basándose en un experimento en el que estudiaron las interacciones de las inserciones y eliminaciones de un par de nucleótidos en uno de los genes del bacteriófago T4, F. Crick y otros científicos determinaron en 1961 las propiedades generales del código genético: triplete, es decir, cada residuo de aminoácido en la cadena polipeptídica corresponde a un conjunto de tres bases (triplete o codón) en el ADN de un gen; los codones dentro de un gen se leen desde un punto fijo, en una dirección y “sin comas”, es decir, los codones no están separados por ningún signo entre sí; degeneración o redundancia: el mismo residuo de aminoácido puede estar codificado por varios codones (codones sinónimos). Los autores supusieron que los codones no se superponen (cada base pertenece a un solo codón). Se continuó con el estudio directo de la capacidad de codificación de los tripletes utilizando un sistema de síntesis de proteínas libre de células bajo el control de ARN mensajero sintético (ARNm). En 1965, el código genético fue completamente descifrado en los trabajos de S. Ochoa, M. Nirenberg y H. G. Korana. Desentrañar los secretos del código genético fue uno de los logros más destacados de la biología en el siglo XX.

La implementación del código genético en una célula ocurre durante dos procesos matriciales: transcripción y traducción. El mediador entre el gen y la proteína es el ARNm, que se forma durante la transcripción en una de las cadenas de ADN. En este caso, la secuencia de bases de ADN, que transporta información sobre la estructura primaria de la proteína, se "reescribe" en forma de una secuencia de bases de ARNm. Luego, durante la traducción en los ribosomas, los ARN de transferencia (ARNt) leen la secuencia de nucleótidos del ARNm. Estos últimos tienen un extremo aceptor, al que está unido un residuo de aminoácido, y un extremo adaptador, o triplete de anticodón, que reconoce el codón de ARNm correspondiente. La interacción de un codón y un anticodón se produce sobre la base de un emparejamiento de bases complementarias: adenina (A) - uracilo (U), guanina (G) - citosina (C); en este caso, la secuencia de bases del ARNm se traduce en la secuencia de aminoácidos de la proteína sintetizada. Diferentes organismos utilizan diferentes codones sinónimos con diferentes frecuencias para el mismo aminoácido. La lectura del ARNm que codifica la cadena polipeptídica comienza (inicia) con el codón AUG correspondiente al aminoácido metionina. Con menos frecuencia, en procariotas, los codones de iniciación son GUG (valina), UUG (leucina), AUU (isoleucina) y en eucariotas, UUG (leucina), AUA (isoleucina), ACG (treonina), CUG (leucina). Esto establece el llamado marco o fase de lectura durante la traducción, es decir, luego se lee toda la secuencia de nucleótidos del ARNm triplete por triplete del ARNt hasta que se encuentra cualquiera de los tres codones terminadores, a menudo llamados codones de parada. el ARNm: UAA, UAG, UGA (tabla). La lectura de estos tripletes conduce a la finalización de la síntesis de la cadena polipeptídica.

Los codones AUG y de parada aparecen al principio y al final de las regiones de ARNm que codifican polipéptidos, respectivamente.

El código genético es casi universal. Esto significa que existen ligeras variaciones en el significado de algunos codones entre objetos, y esto se aplica principalmente a los codones terminadores, que pueden ser significativos; por ejemplo, en las mitocondrias de algunos eucariotas y micoplasmas, UGA codifica triptófano. Además, en algunos ARNm de bacterias y eucariotas, UGA codifica un aminoácido inusual: la selenocisteína, y UAG en una de las arqueobacterias, la pirrolisina.

Existe un punto de vista según el cual el código genético surgió por casualidad (la hipótesis del “azar congelado”). Es más probable que haya evolucionado. Esta suposición se ve respaldada por la existencia de una versión más simple y, aparentemente, más antigua del código, que se lee en las mitocondrias según la regla "dos de tres", cuando un aminoácido está determinado por sólo dos de las tres bases. en el triplete.

Iluminado.: Crick F. N. a. o. Naturaleza general del código genético de las proteínas // Naturaleza. 1961. vol. 192; El código genético. Nueva York, 1966; Ichas M. Código biológico. M., 1971; Inge-Vechtomov S.G. Cómo se lee el código genético: reglas y excepciones // Ciencias naturales modernas. M., 2000. T. 8; Ratner V. A. El código genético como sistema // Revista educativa Soros. 2000. T. 6. No. 3.

S. G. Inge-Vechtomov.

1. El código es triplete.

2. El código está degenerado.

3. El código no es ambiguo.

4. El código es colineal.

5. El código no se superpone.

6. El código es universal.

1) El código es triplete. 3 nucleótidos adyacentes transportan información sobre una proteína. Puede haber 64 de estos tripletes (esto muestra la redundancia del código genético), pero solo 61 de ellos contienen información sobre la proteína (codones). Los 3 tripletes se llaman anticodones y son señales de parada en las que se detiene la síntesis de proteínas.

2) El código está degenerado. Varios codones pueden codificar un aminoácido.

3) El código es claro. Cada codón codifica sólo un aminoácido.

4) El código es colineal. la secuencia de nucleótidos de un gen corresponde a la secuencia de aminoácidos de una proteína.

5) El código no se superpone. El mismo nucleótido no puede formar parte de dos codones diferentes; la lectura se realiza de forma continua, seguida, hasta el codón de terminación. No hay "signos de puntuación" en el código.

6) El código es universal. Lo mismo para todos los seres vivos, es decir. el mismo triplete codifica el mismo aminoácido.

61. ¿En qué casos un cambio en la secuencia de nucleótidos de un gen no afecta la estructura y función de la proteína codificante?

1) si, como resultado de una sustitución de nucleótidos, surge otro codón que codifica el mismo aminoácido;

2) si el codón formado como resultado de un reemplazo de nucleótido codifica un aminoácido diferente, pero con propiedades químicas similares que no cambia la estructura de la proteína;

3) si se producen cambios de nucleótidos en regiones de ADN intergénicas o no funcionales.

№62. Replicación del ADN.

Breve reseña:

Replicación- el proceso de síntesis de una molécula hija de ácido desoxirribonucleico en la matriz de la molécula de ADN original. Durante la división posterior de la célula madre, cada célula hija recibe una copia de una molécula de ADN que es idéntica al ADN de la célula madre original. Este proceso garantiza que la información genética se transmita con precisión de generación en generación. La replicación del ADN se lleva a cabo mediante un complejo enzimático complejo que consta de 15 a 20 proteínas diferentes, llamado replisoma.

En el momento de la división, el ADN debe replicarse completamente y sólo una vez. La replicación ocurre en tres etapas:

1. Inicio de la replicación (la ADN polimerasa comienza la replicación del ADN uniéndose a un segmento de una cadena de nucleótidos. En un sitio determinado (el punto de origen de la replicación), se produce una desnaturalización local del ADN, las cadenas divergen y se forman dos horquillas de replicación. moviéndose en direcciones opuestas).

2. Elongación (etapa de la biosíntesis de moléculas de ácido nucleico, que consiste en la adición secuencial de monómeros (nucleótidos) a la cadena de ADN en crecimiento).

3. Terminación de la replicación (la etapa final ocurre en el momento en que las secciones vacías se llenan con nucleótidos entre los fragmentos de Okazaki).

Parte principal:

Dado que el ADN es una molécula de herencia, para realizar esta cualidad debe copiarse a sí mismo con precisión y así preservar toda la información disponible en la molécula de ADN original en forma de una secuencia específica de nucleótidos. Esto se logra mediante un proceso especial que precede a la división de cualquier célula del cuerpo, que se llama replicación del ADN: el proceso de síntesis de una molécula hija de ácido desoxirribonucleico en la matriz de la molécula de ADN original.

La replicación del ADN ocurre en tres etapas:

1. Iniciación. Consiste en el hecho de que enzimas especiales, las ADN helicasas, que desenrollan la hélice de ADN de doble hebra, rompen los débiles enlaces de hidrógeno que conectan los nucleótidos de las dos cadenas. Como resultado, las cadenas de ADN se separan y de cada cadena “sobresalen” bases nitrogenadas libres (la aparición de la llamada horquilla de replicación).

2. Alargamiento(la etapa de biosíntesis de moléculas de ácido nucleico, que consiste en la adición secuencial de monómeros (nucleótidos) a la cadena de ADN en crecimiento). Cada una de las dos cadenas de ADN sirve como plantilla para la síntesis de una nueva cadena. Dado que las cadenas originales son antiparalelas, la replicación continua del ADN se produce en una sola cadena, que se denomina cadena principal. Una enzima especial, la ADN polimerasa, comienza a moverse a lo largo de la cadena de ADN libre desde el extremo de 5" al extremo de 3", ayudando a unir los nucleótidos libres, constantemente sintetizados en la célula, al extremo de 3" de la cadena de ADN recién sintetizada. La síntesis de una nueva cadena en la cadena rezagada requiere la formación constante de nuevos cebadores (los llamados cebadores, fragmentos cortos de ácido nucleico utilizados por el ADN). - polimerasas para iniciar la síntesis de ADN) para comenzar la replicación y se lleva a cabo en pequeños segmentos de 1000-2000 nucleótidos cada uno (fragmentos de Okazaki). Las semillas se degradan una vez completada la síntesis del siguiente fragmento de Okazaki. Los fragmentos de ADN adyacentes resultantes se unen mediante la ADN ligasa. La topoisomerasa elimina las superenrollamientos de la hélice, la helicasa asegura el desenrollado de la doble hélice y la proteína SSB asegura la estabilidad del ADN monocatenario.

3. La terminación (finalización) de la replicación ocurre cuando los espacios entre los fragmentos de Okazaki se llenan con nucleótidos (con la participación de la ADN ligasa) para formar dos hebras dobles continuas de ADN y cuando se encuentran dos horquillas de replicación. Luego, el ADN sintetizado se retuerce para formar superhélices.

63. Describe la secuencia de procesos que ocurren durante la replicación del ADN en eucariotas.

Los mecanismos de replicación del ADN de procariotas y eucariotas difieren significativamente en que en el segundo caso la síntesis de las cadenas de ADN principal y rezagada se lleva a cabo mediante diferentes ADN polimerasas (alfa y delta, respectivamente), mientras que en E. coli ambas cadenas de ADN son sintetizado por un dímero de ADN polimerasa III. La ADN polimerasa alfa inicia la síntesis de la cadena principal en los orígenes de la replicación, y la ADN polimerasa delta lleva a cabo un reinicio cíclico de la síntesis de fragmentos de Okazaki, reconociendo aparentemente la presencia del nucleótido terminal 5" del siguiente cebador con la posterior disociación de el ADN molde y su unión para reiniciar la síntesis del siguiente fragmento de Okazaki.

La maduración de los fragmentos de Okazaki en eucariotas requiere la eliminación de los cebadores de ARN mediante exonucleasa de 5"->3" (factores proteicos FEN-1 o MF-1) y RNasa H1, así como la conexión covalente de los fragmentos entre sí bajo la acción de la ADN ligasa. I.

Actualmente no se sabe qué sirve exactamente como señal desencadenante para el inicio de la replicación del ADN en la fase S. El evento iniciador, después del cual comienza la síntesis de ADN, ocurre en lugares específicos llamados "horquillas de replicación". Durante la fase S, se activan simultáneamente grupos de horquillas de replicación en todos los cromosomas.

La posición de los orígenes de la replicación en los genes puede tener una importancia biológica importante. El hecho de que en varios virus animales la replicación comience en sitios específicos del genoma sugiere que los orígenes de la replicación son secuencias especializadas en el ADN cromosómico. La distancia promedio entre orígenes de replicación es comparable a la distancia promedio entre bucles de cromatina adyacentes. Por tanto, es posible que exista un solo origen de replicación en cada bucle.

Cuando dos horquillas de replicación divergen del mismo origen de replicación, en lados opuestos de este punto, los nucleosomas originales terminarán en hélices de ADN hijas diferentes. En este caso, la ubicación exacta del origen de replicación en la unidad de transcripción determinará la distribución de histonas parentales preexistentes entre los dos genes hijos. No todos los nucleosomas son exactamente iguales: la estructura de la cromatina es diferente en diferentes áreas del material genético. Por tanto, la posición exacta del origen de replicación en un gen podría tener un significado biológico importante, ya que determinaría la estructura de la cromatina de ese gen en la siguiente generación de células.

El desencadenante de la replicación del ADN claramente opera sobre una base de todo o nada, ya que la replicación del ADN, que comienza en la fase S, continúa hasta que se completa el proceso. El control total o nada del proceso de replicación se puede lograr al menos de dos maneras diferentes:

1) algún sistema general puede reconocer específicamente cada banda cromosómica, descondensarla y así hacer que todos los orígenes de replicación sean simultáneamente accesibles a las proteínas responsables de la formación de burbujas de replicación;

2) las proteínas de replicación pueden reconocer solo unos pocos orígenes de replicación de un conjunto determinado, después de lo cual la replicación local que ha comenzado cambiará la estructura de la cromatina restante de la unidad de replicación de tal manera que la replicación en todos los demás orígenes se vuelve posible.

Es posible que un punto crítico en la cadena de eventos que inicia la replicación del ADN sea el logro de una determinada etapa en el proceso de duplicación del centríolo, que actúa como parte de un importante centro organizador de microtúbulos estrechamente asociado con el núcleo en interfase y como un componente de cada uno de los polos del huso durante la mitosis. El centríolo parece duplicarse mediante un proceso de plantilla una vez por ciclo celular (Figura 11-19).

Tampoco se sabe todavía qué determina la secuencia fija de replicación de las bandas cromosómicas. Se han propuesto dos hipótesis para explicar esta secuencia. Según uno de ellos, en la fase S se sintetizan en diferentes momentos varias proteínas replicativas, cada una de las cuales es específica de bandas cromosómicas de un determinado tipo. Según otra hipótesis, que ahora parece más plausible, las proteínas replicativas simplemente actúan sobre aquellas partes del ADN que les resultan más accesibles; por ejemplo, durante la fase S, puede ocurrir una descondensación continua de los cromosomas y una por una las bandas cromosómicas se vuelven accesibles a las proteínas de replicación.

Revista científica líder Naturaleza informó sobre el descubrimiento de un segundo código genético, una especie de "código dentro de un código" que recientemente fue descifrado por biólogos moleculares y programadores informáticos. Además, para identificarlo no utilizaron la teoría de la evolución, sino la tecnología de la información.

El nuevo código se llama Código de empalme. Está ubicado dentro del ADN. Este código controla el código genético subyacente de una manera muy compleja pero predecible. El código de empalme controla cómo y cuándo se ensamblan los genes y los elementos reguladores. Desentrañar este código dentro de un código ayuda a arrojar luz sobre algunos de los antiguos misterios de la genética que han surgido desde el Proyecto de Secuencia del Genoma Humano. Uno de estos misterios era ¿por qué en un organismo tan complejo como el humano sólo hay 20.000 genes? (Los científicos esperaban encontrar mucho más.) ¿Por qué los genes se dividen en segmentos (exones), que están separados por elementos no codificantes (intrones), y luego se unen (es decir, se empalman) después de la transcripción? ¿Y por qué los genes se activan en algunas células y tejidos, pero no en otros? Desde hace dos décadas, los biólogos moleculares intentan dilucidar los mecanismos de regulación genética. Este artículo plantea un punto muy importante para comprender lo que realmente está sucediendo. No responde todas las preguntas, pero demuestra que el código interno existe. Este código es un sistema de transmisión de información que se puede descifrar con tanta claridad que los científicos podrían predecir cómo podría comportarse el genoma en determinadas situaciones y con una precisión inexplicable.

Imagina que escuchas una orquesta en la habitación de al lado. Abres la puerta, miras dentro y ves a tres o cuatro músicos tocando instrumentos musicales en la habitación. Así es como dice Brandon Frey, quien ayudó a descifrar el código, el genoma humano. Él dice: “Sólo pudimos detectar 20.000 genes, pero sabíamos que constituían una gran cantidad de productos proteicos y elementos reguladores. ¿Cómo? Un método se llama empalme alternativo".. Se pueden ensamblar diferentes exones (partes de genes) de diferentes maneras. "Por ejemplo, tres genes de la proteína neurexina pueden crear más de 3.000 mensajes genéticos que ayudan a controlar el cableado del cerebro"., dice Frey. El artículo también dice que los científicos saben que el 95% de nuestros genes están empalmados alternativamente y, en la mayoría de los casos, las transcripciones (moléculas de ARN formadas como resultado de la transcripción) se expresan de manera diferente en diferentes tipos de células y tejidos. Debe haber algo que controle cómo se ensamblan y expresan estas miles de combinaciones. Ésta es la tarea del Código de empalme.

Los lectores que deseen una descripción general rápida del descubrimiento pueden leer el artículo en Ciencia diaria con derecho "Los investigadores que descifraron el 'código de empalme' descubren el misterio detrás de la complejidad biológica". El artículo dice: "Los científicos de la Universidad de Toronto han obtenido nuevos conocimientos fundamentales sobre cómo las células vivas utilizan un número limitado de genes para formar órganos increíblemente complejos como el cerebro".. La naturaleza misma comienza con un artículo de Heidi Ledford, “Code Within Code”. A esto le siguió un artículo de Tejedor y Valcárcel titulado “Regulación genética: descifrando el segundo código genético”. Finalmente, el factor decisivo fue un artículo de un equipo de investigadores de la Universidad de Toronto dirigido por Benjamin D. Blencowe y Brandon D. Frey, "Cracking the Splicing Code".

Este artículo es una victoria para la ciencia de la información que nos recuerda a los descifradores de códigos de la Segunda Guerra Mundial. Sus métodos incluían álgebra, geometría, teoría de la probabilidad, cálculo vectorial, teoría de la información, optimización de códigos de programas y otras técnicas avanzadas. Lo que no necesitaban era la teoría de la evolución., que nunca ha sido mencionado en artículos científicos. Al leer este artículo, puedes ver cuánto estrés están bajo los autores de esta obertura:

“Describimos un esquema de 'código de empalme' que utiliza combinaciones de cientos de propiedades del ARN para predecir cambios específicos de tejido en el empalme alternativo de miles de exones. El código establece nuevas clases de patrones de empalme, reconoce diferentes programas regulatorios en diferentes tejidos y establece secuencias regulatorias controladas por mutaciones. Hemos descubierto estrategias regulatorias generalizadas, que incluyen: el uso de grupos de propiedades inesperadamente grandes; identificación de niveles bajos de inclusión de exones que se ven atenuados por las propiedades de tejidos específicos; la manifestación de propiedades en los intrones es más profunda de lo que se pensaba; y modulación de niveles de variantes de empalme por características estructurales de la transcripción. El código ayudó a identificar una clase de exones cuya inclusión silencia la expresión en tejidos adultos activando la degradación del ARNm y cuya exclusión promueve la expresión durante la embriogénesis. El código facilita el descubrimiento y la caracterización detallada de eventos de empalme alternativos regulados a escala de todo el genoma”.

El equipo que descifró el código incluyó especialistas del Departamento de Ingeniería Electrónica e Informática, así como del Departamento de Genética Molecular. (El propio Frey trabaja para una división de Microsoft Corporation, Microsoft Research) Al igual que los descifradores de códigos de antaño, Frey y Barash desarrollaron "un nuevo método de análisis biológico asistido por computadora que detecta 'palabras clave' escondidas dentro del genoma". Utilizando cantidades masivas de datos generados por genetistas moleculares, un equipo de investigadores realizó ingeniería inversa en el código de empalme. hasta que no pudieron predecir cómo actuaría. Una vez que los investigadores descubrieron esto, probaron el código contra mutaciones y vieron cómo se insertaban o eliminaban exones. Descubrieron que el código podría incluso causar cambios específicos de tejido o actuar de manera diferente dependiendo de si el ratón era un adulto o un embrión. Un gen, Xpo4, está asociado con el cáncer; Los investigadores señalaron: “Estos datos respaldan la conclusión de que la expresión del gen Xpo4 debe controlarse estrictamente para evitar posibles consecuencias nocivas, incluida la tumorigénesis (cáncer), ya que está activo durante la embriogénesis pero su abundancia es reducida en los tejidos adultos. Resulta que quedaron absolutamente sorprendidos por el nivel de control que vieron. Intencionalmente o no, Frey utilizó como pista el lenguaje del diseño inteligente en lugar de la variación y selección aleatorias. El lo notó: "Comprender un sistema biológico complejo es como comprender un circuito electrónico complejo".

Heidi Ledford dijo que la aparente simplicidad del código genético Watson-Crick, con sus cuatro bases, codones tripletes, 20 aminoácidos y 64 "caracteres" de ADN - esconde todo un mundo de complejidad debajo. Dentro de este código más simple, el código de empalme es mucho más complejo.

Pero entre el ADN y las proteínas se encuentra el ARN, un mundo de complejidad propio. El ARN es un transformador que a veces transporta mensajes genéticos y otras veces los controla, involucrando muchas estructuras que pueden influir en su función. En un artículo publicado en el mismo número, un equipo de investigadores dirigido por Benjamin D. Blencowe y Brandon D. Frey de la Universidad de Toronto en Ontario, Canadá, informa sobre los esfuerzos para desentrañar un segundo código genético que puede predecir cómo se comportan los segmentos del ARN mensajero. transcritos a partir de un gen específico, pueden mezclarse y combinarse para formar una variedad de productos en diferentes tejidos. Este proceso se conoce como empalme alternativo. Esta vez no existe una tabla sencilla, sino algoritmos que combinan más de 200 propiedades diferentes del ADN con determinaciones de la estructura del ARN.

El trabajo de estos investigadores apunta al rápido progreso que han logrado los métodos computacionales en el ensamblaje de un modelo de ARN. Además de comprender el empalme alternativo, la informática ayuda a los científicos a predecir las estructuras del ARN e identificar pequeñas piezas reguladoras de ARN que no codifican proteínas. "Es un momento maravilloso", afirma Christopher Berg, biólogo computacional del Instituto Tecnológico de Massachusetts en Cambridge. “Tendremos un gran éxito en el futuro”.

Ciencias de la computación, biología computacional, algoritmos y códigos: estos conceptos no formaban parte del vocabulario de Darwin cuando desarrolló su teoría. Mendel tenía un modelo muy simplificado de cómo se distribuyen los rasgos durante la herencia. Además, la idea de que las características están codificadas no se introdujo hasta 1953. Vemos que el código genético original está regulado por un código aún más complejo incluido dentro de él. Estas son ideas revolucionarias. Además, hay todos los signos de que este nivel de control no es el último. Ledford nos recuerda que el ARN y las proteínas, por ejemplo, tienen una estructura tridimensional. Las funciones de las moléculas pueden cambiar cuando cambia su forma. Debe haber algo que controle el plegamiento para que la estructura tridimensional haga lo que requiere la función. Además, el acceso a los genes parece estar controlado otro código, código de histonas. Este código está codificado por marcadores moleculares o "colas" en proteínas histonas que sirven como centros para la torsión y el superenrollamiento del ADN. Al describir nuestros tiempos, Ledford habla de "renacimiento continuo de la informática del ARN".

Tejedor y Valcárcel coinciden en que detrás de la sencillez está la complejidad. "El concepto es muy simple: el ADN produce ARN, que luego produce proteínas"., - comienzan su artículo. “Pero en realidad todo es mucho más complicado”. En la década de 1950 aprendimos que todos los organismos vivos, desde las bacterias hasta los humanos, tienen un código genético básico. Pero pronto nos dimos cuenta de que los organismos complejos (eucariotas) tienen algunas propiedades antinaturales y difíciles de entender: sus genomas tienen secciones peculiares, intrones, que deben eliminarse para que los exones puedan unirse. ¿Por qué? Hoy la niebla se está aclarando: "La principal ventaja de este mecanismo es que permite que diferentes células elijan formas alternativas de empalmar el ARN mensajero precursor (pre-ARNm) y así producir diferentes mensajes a partir del mismo gen".- explican, - "y luego diferentes ARNm pueden codificar diferentes proteínas con diferentes funciones". Obtienes más información con menos código, siempre que haya otro código dentro del código que sepa cómo hacerlo.

Lo que hace que descifrar el código de empalme sea tan difícil es que los factores que controlan el ensamblaje de exones están determinados por muchos otros factores: secuencias ubicadas cerca de los límites de los exones, secuencias de intrones y factores reguladores que ayudan o inhiben la maquinaria de empalme. Además, "los efectos de una secuencia o factor particular pueden variar dependiendo de su ubicación en relación con los límites intrón-exón u otros motivos reguladores", explican Tejedor y Valcárcel. "Por lo tanto, el mayor desafío a la hora de predecir el empalme específico de un tejido es calcular el álgebra de los innumerables motivos y las relaciones entre los factores reguladores que los reconocen"..

Para resolver este problema, un equipo de investigadores introdujo una gran cantidad de datos en una computadora sobre secuencias de ARN y las condiciones en las que se formaron. "Luego se asignó a la computadora la tarea de identificar la combinación de propiedades que explicaría mejor la selección de exones específica de tejido establecida experimentalmente".. En otras palabras, los investigadores realizaron ingeniería inversa al código. Al igual que los descifradores de códigos de la Segunda Guerra Mundial, una vez que los científicos conocen el algoritmo, pueden hacer predicciones: "Identificó correcta y exactamente exones alternativos y predijo su regulación diferencial entre pares de tipos de tejido". Y como cualquier buena teoría científica, el descubrimiento proporcionó nuevos conocimientos: "Esto nos permitió proporcionar nuevos conocimientos sobre motivos regulatorios previamente identificados y señaló propiedades previamente desconocidas de reguladores conocidos, así como conexiones funcionales inesperadas entre ellos"., anotaron los investigadores. "Por ejemplo, el código implica que la inclusión de exones que conducen a proteínas procesadas es un mecanismo general para controlar el proceso de expresión genética durante la transición del tejido embrionario al tejido adulto"..

Tejedor y Valcárcel consideran la publicación de su artículo un primer paso importante: "El trabajo... se ve mejor como el descubrimiento del primer fragmento de una Piedra Rosetta mucho más grande, necesaria para descifrar los mensajes alternativos de nuestro genoma". Según estos científicos, las futuras investigaciones mejorarán sin duda su conocimiento de este nuevo código. Al final de su artículo, mencionan brevemente la evolución, y lo hacen de una manera muy inusual. Dicen: “Eso no significa que la evolución haya creado estos códigos. Esto significa que para avanzar será necesario comprender cómo interactúan los códigos. Otra sorpresa fue que el grado de conservación observado hasta la fecha plantea la cuestión de la posible existencia de “códigos específicos de especies”..

El código probablemente opera en cada célula y, por lo tanto, debe ser responsable de más de 200 tipos de células de mamíferos. También debe hacer frente a una enorme variedad de patrones de empalme alternativos, sin mencionar decisiones simples de incluir u omitir un solo exón. La limitada conservación evolutiva de la regulación de empalme alternativo (estimada en alrededor del 20% entre humanos y ratones) plantea la cuestión de la existencia de códigos específicos de cada especie. Además, el acoplamiento entre el procesamiento del ADN y la transcripción de genes influye en el empalme alternativo, y la evidencia reciente apunta a que el ADN está empaquetado por proteínas histonas y modificaciones covalentes de las histonas (el llamado código epigenético) en la regulación del empalme. Por lo tanto, los métodos futuros deberán establecer la interacción precisa entre el código de histonas y el código de empalme. Lo mismo se aplica a la influencia aún poco comprendida de las estructuras complejas de ARN en el empalme alternativo.

Códigos, códigos y más códigos. El hecho de que los científicos no digan prácticamente nada sobre el darwinismo en estos artículos indica que los teóricos de la evolución que se adhieren a viejas ideas y tradiciones tienen mucho en qué pensar después de leer estos artículos. Pero aquellos que estén entusiasmados con la biología de los códigos se encontrarán a la vanguardia. Tienen una gran oportunidad de aprovechar la interesante aplicación web que los descifradores de códigos han creado para fomentar más investigaciones. Se puede encontrar en el sitio web de la Universidad de Toronto llamado Sitio web de predicción de empalme alternativo. Los visitantes buscarán aquí en vano alguna mención a la evolución, a pesar del viejo axioma de que nada en biología tiene sentido sin ella. La nueva versión de 2010 de esta expresión podría sonar así: "Nada en biología tiene sentido a menos que se vea a la luz de la informática". .

Enlaces y notas

Nos alegra haber podido contarles sobre esta historia el día de su publicación. Este puede ser uno de los artículos científicos más significativos del año. (Por supuesto, todo gran descubrimiento realizado por otros grupos de científicos, como el de Watson y Crick, es significativo). Lo único que podemos decir ante esto es: “¡Guau!” Este descubrimiento es una confirmación notable de la Creación por diseño y un enorme desafío para el imperio de Darwin. Me pregunto cómo intentarán los evolucionistas corregir su historia simplista de mutación aleatoria y selección natural, que se remonta al siglo XIX, a la luz de estos nuevos datos.

¿Entiendes de qué hablan Tejedor y Valcárcel? Las especies pueden tener su propio código, exclusivo sólo para estas especies. “Por lo tanto, dependerá de los métodos futuros establecer la interacción precisa entre el código [epigenético] de histonas y el código de empalme”, señalan. Traducido, esto significa: “Los darwinistas no tienen nada que ver con esto. Simplemente no pueden soportarlo". Si el código genético simple de Watson-Crick fuera un problema para los darwinistas, ¿qué dirían ahora sobre el código de empalme que crea miles de transcripciones a partir de los mismos genes? ¿Cómo hacen frente al código epigenético que controla la expresión genética? Y quién sabe, tal vez en esta increíble “interacción”, que apenas empezamos a conocer, estén involucrados otros códigos, que recuerdan a la Piedra Rosetta, que apenas comienza a emerger de la arena.

Ahora, cuando pensamos en códigos e informática, empezamos a pensar en diferentes paradigmas para nuevas investigaciones. ¿Qué pasa si el genoma actúa en parte como una red de almacenamiento? ¿Qué pasa si se trata de criptografía o algoritmos de compresión? Debemos recordar los sistemas de información modernos y las tecnologías de almacenamiento de información. Incluso podríamos descubrir elementos de esteganografía. Sin duda, existen mecanismos adicionales de resistencia, como duplicaciones y correcciones, que pueden ayudar a explicar la existencia de pseudogenes. Las copias del genoma completo pueden ser una respuesta al estrés. Algunos de estos fenómenos pueden ser indicadores útiles de acontecimientos históricos que no tienen nada que ver con un ancestro común universal, pero ayudan a explorar la genómica comparada en el marco de la informática y el diseño de resistencia, y ayudan a comprender la causa de las enfermedades.

Los evolucionistas se encuentran en una gran dificultad. Los investigadores intentaron modificar el código, pero lo único que consiguieron fue cáncer y mutaciones. ¿Cómo van a navegar en el campo del fitness si todo está minado de desastres esperando entre bastidores tan pronto como alguien comience a interferir con estos códigos inextricablemente vinculados? Sabemos que hay cierta estabilidad y portabilidad incorporadas, pero el panorama completo es un sistema de información increíblemente complejo, diseñado y optimizado, no una colección desordenada de partes con las que se puede jugar sin cesar. Toda la idea del código es el concepto de diseño inteligente.

A. E. Wilder-Smith concedió a esto una importancia especial. El código supone un acuerdo entre las dos partes. Un acuerdo es un acuerdo por adelantado. Implica planificación y propósito. Utilizamos el símbolo SOS, como diría Wilder-Smith, por convención como señal de socorro. SOS no parece un desastre. No huele a desastre. No parece un desastre. La gente no entendería que estas cartas representan un desastre si no comprendieran la esencia del acuerdo mismo. Asimismo, el codón de alanina, HCC, no se ve, huele ni se siente como alanina. El codón no tendría nada que ver con la alanina a menos que hubiera un acuerdo preestablecido entre los dos sistemas de codificación (el código de la proteína y el código del ADN) de que "GCC debe significar alanina". Para transmitir esta concordancia se utiliza una familia de transductores, las aminoacil-tRNA sintetasas, que traducen un código a otro.

Esto fortaleció la teoría del diseño en la década de 1950 y muchos creacionistas la predicaron con eficacia. Pero los evolucionistas son como vendedores que hablan con suavidad. Crearon sus cuentos de hadas sobre Tinkerbell, que descifra códigos y crea nuevas especies mediante mutación y selección, y convencieron a muchas personas de que aún hoy pueden ocurrir milagros. Bueno, bueno, hoy estamos en el siglo XXI y conocemos el código epigenético y el código de empalme, dos códigos que son mucho más complejos y dinámicos que el simple código del ADN. Conocemos códigos dentro de códigos, códigos encima y debajo de los códigos; conocemos toda una jerarquía de códigos. Esta vez, los evolucionistas no pueden simplemente meter el dedo en el arma y engañarnos con sus hermosos discursos, cuando en ambos lados hay armas, todo un arsenal apuntado a sus principales elementos de diseño. Es todo un juego. A su alrededor ha surgido toda una era de la informática, hace tiempo que pasaron de moda y se parecen a los griegos que intentan escalar tanques y helicópteros modernos con lanzas.

Es triste decirlo, pero los evolucionistas no entienden esto, y aunque lo entiendan, no se darán por vencidos. Por cierto, esta semana, justo cuando se publicó el artículo sobre el Código de empalme, la retórica más airada y odiosa contra el creacionismo y el diseño inteligente de los últimos tiempos surgió de las páginas de revistas y periódicos pro-Darwin. Todavía tenemos que escuchar muchos más ejemplos similares. Y mientras mantengan los micrófonos y controlen las instituciones, mucha gente caerá en el anzuelo, pensando que la ciencia les sigue dando buenas razones. Te contamos todo esto para que leas este material, lo estudies, lo comprendas y te equipes con la información que necesitas para derrotar con la verdad estas tonterías intolerantes y engañosas. ¡Ahora adelante!

Se alinean en cadenas y así producen secuencias de letras genéticas.

Codigo genetico

Las proteínas de casi todos los organismos vivos se construyen a partir de sólo 20 tipos de aminoácidos. Estos aminoácidos se llaman canónicos. Cada proteína es una cadena o varias cadenas de aminoácidos conectados en una secuencia estrictamente definida. Esta secuencia determina la estructura de la proteína y, por tanto, todas sus propiedades biológicas.

CUU (Leu/L)Leucina
CUC (Leu/L)Leucina
CUA (Leu/L)Leucina
CUG (Leu/L)Leucina

En algunas proteínas, los aminoácidos no estándar, como la selenocisteína y la pirrolisina, se insertan mediante un ribosoma que lee el codón de parada, dependiendo de las secuencias del ARNm. Actualmente se considera que la selenocisteína es el aminoácido número 21 y la pirrolisina el 22, que forman las proteínas.

A pesar de estas excepciones, todos los organismos vivos tienen códigos genéticos comunes: un codón consta de tres nucleótidos, donde los dos primeros son decisivos mediante el ARNt y los ribosomas en una secuencia de aminoácidos.

Historia de las ideas sobre el código genético.

Sin embargo, a principios de los años 60 del siglo XX, nuevos datos revelaron la inconsistencia de la hipótesis del “código sin comas”. Luego, los experimentos demostraron que los codones, considerados sin sentido por Crick, podían provocar la síntesis de proteínas in vitro, y en 1965 se estableció el significado de los 64 tripletes. Resultó que algunos codones son simplemente redundantes, es decir, toda una serie de aminoácidos están codificados por dos, cuatro o incluso seis tripletes.

ver también

Notas

1. El código genético apoya la inserción dirigida de dos aminoácidos mediante un codón. Turanov AA, Lobanov AV, Fomenko DE, Morrison HG, Sogin ML, Klobutcher LA, Hatfield DL, Gladyshev VN. Ciencia. 9 de enero de 2009; 323 (5911): 259-61.
2. El codón AUG codifica metionina, pero al mismo tiempo sirve como codón de inicio; la traducción suele comenzar con el primer codón AUG del ARNm.
3. NCBI: "Los códigos genéticos", compilado por Andrzej (Anjay) Elzanowski y Jim Ostell
4. Jukes TH, Osawa S, El código genético en mitocondrias y cloroplastos., Experiencia. 1 de diciembre de 1990; 46(11-12):1117-26.
5. Osawa S, Jukes TH, Watanabe K, Muto A (marzo de 1992). "Evidencia reciente de la evolución del código genético". Microbiol. Rdo. 56 (1): 229–64. PMID 1579111.
6. SANGER F. (1952). "La disposición de los aminoácidos en las proteínas". Química avanzada de proteínas. 7 : 1-67. PMID 14933251.
7. M.Ichas Código biológico. - Mundo, 1971.
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9. WATSON JD, CRICK FH. (mayo de 1953). "Implicaciones genéticas de la estructura del ácido desoxirribonucleico". Naturaleza 171 : 964-967. PMID 13063483.
10. Crick FH. (Abril de 1966). "El código genético: ayer, hoy y mañana". Cold Spring Harb Symp Quant Biol.: 1-9. PMID 5237190.
11. G. GAMOW (febrero de 1954). "Posible relación entre el ácido desoxirribonucleico y las estructuras de las proteínas". Naturaleza 173 : 318. DOI:10.1038/173318a0. PMID 13882203.
12. GAMOW G, RICH A, YCAS M. (1956). "El problema de la transferencia de información de los ácidos nucleicos a las proteínas". Adv Biol Med Phys. 4 : 23-68. PMID 13354508.
13. Gamow G, Ycas M. (1955). "CORELACION ESTADÍSTICA DE LA COMPOSICIÓN DE PROTEÍNAS Y ÁCIDO RIBONUCLEICO. " Proc Natl Acad Sci U S A. 41 : 1011-1019. PMID 16589789.
14. Crick FH, Griffith JS, Orgel LE. (1957). “CÓDIGOS SIN COMAS. " Proc Natl Acad Sci U S A. 43 : 416-421. PMID 16590032.
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Literatura

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• Ratner V. A. El código genético como sistema - Revista educativa Soros, 2000, 6, núm. 3, págs.
• Crick FH, Barnett L, Brenner S, Watts-Tobin RJ. Naturaleza general del código genético de las proteínas - Nature, 1961 (192), págs. 1227-32

Enlaces

• Codigo genetico- artículo de la Gran Enciclopedia Soviética

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