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¿Cómo estos tripletes codifican estas proteínas?

¿Cómo estos tripletes codifican estas proteínas?


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Estoy un poco confundido por el diagrama de arriba.

El primer codón del ADN inalterado es AAG. Durante la transcripción, ¿no se convierte esto en UUC (ARNm)? Entonces, ¿no codifica UUC para phe y no para Lys?

Del mismo modo, ¿cómo codifica TAG un codón de parada? ¿No se transcribe a AUC, qué códigos para ile?

Además, ¿es esa la cadena de codificación o la cadena de plantilla? Si hay una mutación en la cadena codificante, ¿hay algún impacto en la proteína?


En la primera imagen, AAG es el verdadero codón de lisina. Entonces, cuando el ribosoma golpea "AAG" en el ARNm, recluta un ARNt de lisina.

Lo que puede resultar confuso es el uso del término "hebra codificante" cuando se habla del ADN. La cadena de codificación se ilustra en la segunda imagen que publicó, y es la cadena de codificación de ADN la que representa la primera imagen. Lo que significa "hebra de codificación" aquí es que esta es la hebra que aspecto como se verá el ARNm. Representando la cadena de codificación de ADN de esta manera, es decir. como una serie de codones - puede ser un poco engañoso ya que sabemos que los codones solo significar cualquier cosa cuando esté en forma de ARNm. Sin embargo, es una forma común de pensar sobre el ADN.

Volver a la primera imagen. Debido a que muestra la "hebra codificante" de ADN, la "hebra molde" para 5'-AAG-3 'debe ser 5'-CTT-3'. Por lo tanto, cuando esta hebra es transcrita por la ARN polimerasa, el 5'-CTT-3 '(ADN) se convierte en 5'-AAG-3' (ARNm).


¿Cómo codifica el ADN las proteínas?

Este es probablemente uno de los procesos más complejos y bastante difícil de explicar en un breve espacio.

Una descripción general:
ADN = & gtRNA = & gtProteína
Estos son los pasos:
Replicación
Transcripción
Traducción

El ADN permanece en el núcleo celular pero la producción de la proteína ocurre en el citoplasma. Esto requiere la ayuda de ARNm. El ADN tiene el código de una proteína que el ARNm tiene que copiar y luego sacar esa copia del núcleo a otro orgánulo llamado ribosoma. Allí, la copia se traduce en proteína.

Hay tres tipos de ARN: ARNm, ARNt y ARNr (ribosómico).

En la traducción, el ARN mensajero (ARNm) producido por transcripción es decodificado por un complejo de ribosoma para producir una cadena de aminoácidos específica, o polipéptido, que luego se plegará en una proteína activa usando ARNt.

Los ribonucleótidos son "leídos" por la maquinaria de traducción (el ribosoma) en una secuencia de tripletes de nucleótidos llamados codones. Cada uno de esos tripletes codifica un aminoácido específico. Estos aminoácidos se "agregan" uno por uno para formar una proteína.


El dogma central: el ADN codifica el ARN El ARN codifica la proteína

Figura 2. Las instrucciones sobre el ADN se transcriben en el ARN mensajero. Los ribosomas pueden leer la información genética inscrita en una hebra de ARN mensajero y usar esta información para unir aminoácidos en una proteína.

El flujo de información genética en las células desde el ADN al ARNm y a la proteína se describe en el Dogma central (Figura 2), que establece que los genes especifican la secuencia de los ARNm, que a su vez especifican la secuencia de las proteínas. La decodificación de una molécula a otra se realiza mediante proteínas y ARN específicos. Debido a que la información almacenada en el ADN es tan fundamental para la función celular, tiene sentido intuitivo que la célula haga copias de ARNm de esta información para la síntesis de proteínas, mientras mantiene intacto y protegido el ADN. La copia de ADN a ARN es relativamente sencilla, y se agrega un nucleótido a la cadena de ARNm por cada nucleótido leído en la cadena de ADN. La traducción a proteína es un poco más compleja porque tres nucleótidos de ARNm corresponden a un aminoácido en la secuencia polipeptídica. Sin embargo, la traducción a proteína sigue siendo sistemática y colineal, de modo que los nucleótidos 1 a 3 corresponden al aminoácido 1, los nucleótidos 4 a 6 corresponden al aminoácido 2, y así sucesivamente.


Código de triplete

El ADN tiene cuatro "letras" que deben especificar los 20 aminoácidos diferentes que componen las proteínas. Combinatoriamente, usar tres letras de ADN para un aminoácido tiene más sentido.

Duración: 1 minuto, 7 segundos

Una vez que se descubrió la doble hélice del ADN, el siguiente gran desafío fue averiguar cómo las cuatro letras del ADN podían codificar cada uno de los veinte aminoácidos que forman las proteínas. La primera pregunta fue ¿cuántas letras de ADN codificadas para cada aminoácido? Si fuera una letra de ADN para un aminoácido, solo podría codificar un máximo de cuatro aminoácidos. Dos letras en cada combinación posible podrían codificar hasta dieciséis aminoácidos. Aún no es suficiente. Pero tres letras de ADN proporcionan combinaciones más que suficientes para codificar los veinte aminoácidos. Así que tres fue la respuesta. Era un código triplete.

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Estructura de aminoácidos

Figura 2 Se muestran las estructuras de los 20 aminoácidos que se encuentran en las proteínas. Cada aminoácido está compuesto por un grupo amino (NH + 3), un grupo carboxilo (COO-) y una cadena lateral (azul). La cadena lateral puede ser no polar, polar o cargada, así como grande o pequeña. Es la variedad de cadenas laterales de aminoácidos lo que da lugar a la increíble variación de la estructura y función de las proteínas.

¿Cómo pueden corresponder 31 anticodones a 61 codones?

La promiscuidad en el reconocimiento de anticodón se explica parcialmente por el residuo de ARN específico de ARNt, inosina. La inosina reconoce los nucleótidos U, C y A y, más específicamente, reconoce la tercera base de los codones, la "posición de oscilación". La ambigüedad de la inosina es lo que facilita el código genético degenerado.

Los codones mutados en la posición de oscilación todavía son reconocidos por el mismo anticodón de ARNt. Si bien estas "mutaciones sinónimas" no cambian la secuencia de aminoácidos, aún pueden afectar los niveles de expresión de proteínas. Es por eso que optimizar el diseño de la expresión de proteínas transgénicas es importante en biología molecular.

1.Entender el sesgo del codón

Cuando se expresan proteínas, es posible que las mutaciones sinónimas no sean neutrales, porque ciertos codones se traducen de manera más eficiente que otros, creando sesgo de codones. Una mutación sinónima en un codón con una disponibilidad limitada de los correspondientes anticodones de tRNA podría resultar en una expresión de proteína significativamente menor debido al estancamiento del ribosoma. Muchos organismos muestran un uso de codones sesgado, y generalmente se acepta que los sesgos de codones reflejan un equilibrio entre los sesgos mutacionales y la selección natural para la optimización traduccional.

2.Tenga en cuenta su índice de adaptación de codones

La medida más común para el uso de codones es el Índice de Adaptación de Codones (CAI). Este índice examina el uso de codones (resultante del sesgo de codones) en genes altamente expresados ​​de una especie y evalúa los codones que se usan preferentemente en ese conjunto de referencia.

3.Utilice herramientas de optimización de codones

Hoy en día, existe una variedad de programas, conocidos como herramientas de optimización de codones, para ayudarlo a optimizar su secuencia en su especie de interés. Pero las herramientas de optimización de codones pueden diferir enormemente, los algoritmos de diseño más nuevos analizan mucho más que el uso de codones. Las propiedades adicionales a considerar son:

  • Contenido de GC
  • Eficiencia de empalme
  • Secuencias de promotor y caja TATA
  • Señales de terminación
  • Secuencias metiladas con CpG
  • Secuencias de Shine-Dalgarno
  • Conformación del extremo 5 'del ARNm
  • Elementos de ARNm 3 'ricos en AU
  • Plegado de proteínas

¿Qué es el código genético?

El código genético se refiere al conjunto de reglas mediante las cuales se codifica la información genética dentro del material genético. Define cómo se traduce el código de cuatro letras del ADN en el código de veinte letras de los aminoácidos. Los aminoácidos son los componentes básicos de las proteínas. Cada aminoácido está representado por un código de tres nucleótidos conocido como codón. El código genético que representa los 20 aminoácidos se muestra en Figura 1.

Figura 1: Código genético

64 codones están incluidos en el código genético, y 61 codones entre ellos representan aminoácidos, el resto son codones de terminación. Uno de los rasgos característicos del código genético es su degeneración. Esto significa que un solo aminoácido puede estar representado por más de un codón. Algunas otras características del código genético son:

  • el código genético no se superpone
  • un solo nucleótido no puede ser parte de dos codones adyacentes
  • el código genético es casi universal.

Todos menos dos de los aminoácidos (Met y Trp) pueden estar codificados por 2 a 6 codones diferentes. Sin embargo, el genoma de la mayoría de los organismos revela que se prefieren ciertos codones sobre otros. En los seres humanos, por ejemplo, la alanina es codificada por GCC cuatro veces más a menudo que por GCG. Esto probablemente refleja una mayor eficiencia de traducción por parte del aparato de traducción (por ejemplo, ribosomas) para ciertos codones sobre sus sinónimos. [Más]

Genes mitocondriales

La razón: estas mitocondrias usan UGA para codificar triptófano (Trp) en lugar de como terminador de cadena. Cuando se traduce mediante maquinaria citosólica, la síntesis se detiene donde debería haberse insertado Trp.

  • las mitocondrias animales usan AUA para metionina, no isoleucina y
  • todas las mitocondrias de vertebrados utilizan AGA y AGG como terminadores de cadena.
  • Las mitocondrias de levadura asignan todos los codones que comienzan con CU a treonina en lugar de leucina (que todavía está codificada por UUA y UUG como lo está en el ARNm citosólico).

Genes nucleares

Se han encontrado algunos eucariotas unicelulares, especialmente entre los ciliados, que usan uno o dos o incluso los tres de sus codones STOP para aminoácidos. Solo aquellos codones de PARADA que se encuentran cerca de la terminación de la cadena de activación de la cola poli (A).


¿Cómo se fabrican las proteínas en la célula?

La proteína se transcribe a partir del ARN mensajero (ARNm) por los ribosomas en el retículo endoplásmico rugoso o los ribosomas en el citoplasma. Esto detecta el codón de inicio y se mueve a lo largo del ARNm "leyendo" las bases del ARN en tripletes (por ejemplo, AUT, CGG, GAU). Esta combinación de 3 bases se conoce como codón. ARN de transferencia (ARNt), trae el anti-codón que es un triplete de aminoácidos que son complementarios a los del ARNm. Estos anti-codones codifican 1 aminoácido. A medida que el ribosoma se mueve a lo largo de la lectura del ARNm, la secuencia del ARNt se une y aporta su aminoácido. Los aminoácidos están unidos por enlaces peptídicos. Eventualmente, el ribosoma se encontrará con el codón de parada que le indica que detenga la transcripción y no se agreguen más aminoácidos. Esto da la secuencia primaria de la proteína que se puede plegar en su estructura secundaria (hélice alfa o hoja plegada beta), que está determinada por enlaces de hidrógeno. La estructura terciaria es la forma tridimensional de la proteína, es lo que le da a las enzimas su sitio activo de forma única. Esto está determinado por los grupos R de aminoácidos y puede ser una combinación de enlaces de hidrógeno, iónicos y covalentes, junto con la formación de puentes disulfuro. La proteína puede viajar al cuerpo de golgi para empaquetarla o modificarla.


El código genético

Las proteínas son polímeros lineales de bloques de construcción individuales llamados aminoácidos (página 37). La secuencia de bases a lo largo de la cadena de ADN determina la secuencia de aminoácidos en las proteínas. Hay 20 aminoácidos diferentes en las proteínas, pero solo 4 bases diferentes en el ADN (A, T, C y G). Cada aminoácido está especificado por un codón, un grupo de tres bases. Debido a que hay 4 bases en el ADN, un código de tres letras da 64 (4 x 4 x 4) codones posibles. Estos 64 codones forman el código genético, el conjunto de instrucciones que le dice a una célula el orden en el que los aminoácidos deben unirse para formar una proteína. A pesar de que la secuencia de codones en el ADN determina la secuencia de aminoácidos en las proteínas, la hélice del ADN por sí misma no juega un papel en la síntesis de proteínas. La traducción de la secuencia de codones a aminoácidos se produce mediante la intervención de miembros de una tercera clase de moléculas: los ARN mensajeros (ARNm) (fig. 4.7). El ARN mensajero actúa como molde, guiando el ensamblaje de aminoácidos en una cadena polipeptídica. El ARN mensajero usa el mismo código que el que se usa en el ADN con una diferencia: en el ARNm, la base uracilo (U) (Fig. 2.13 en la página 34) se usa en lugar de la timina (T). Cuando escribimos el código genético, usualmente usamos el formato de ARN, es decir, usamos U en lugar de T.

El código se lee en grupos secuenciales de tres, codón por codón. Los codones adyacentes no se superponen y cada triplete de bases especifica un aminoácido particular. Este descubrimiento

Figura 4.6. Propagación de cromosomas humanos (en metafase; consulte la página 403). La señal verde revela el gen llamado FMO3, que cuando muta causa trimetilaminuria (síndrome del olor a pescado) (Relevancia médica 4.1). Hay dos copias del gen, una heredada de cada padre, indicadas por las flechas. El gen FMO3 se encuentra en el brazo largo del cromosoma 1, el cromosoma humano más largo.

Figura 4.6. Propagación de cromosomas humanos (en metafase; consulte la página 403). La señal verde revela el gen llamado FMO3, que cuando muta causa trimetilaminuria (síndrome del olor a pescado) (Relevancia médica 4.1). Hay dos copias del gen, una heredada de cada padre, indicadas por las flechas. El gen FMO3 se encuentra en el brazo largo del cromosoma 1, el cromosoma humano más largo.

ARNm de transcripción de H 5'-IaUGIGGCIUACICCCIUGCICUGI -3 '

Proteína de traducción H terminal N met gly tyr pro cys leu terminal C M G Y P C L

La cadena de ADN 3 'a 5' se transcribe en una molécula de ARNm que se traduce, según el código genético, en proteína. Tenga en cuenta que el ARNm se produce en la dirección 5 'a 3' y las proteínas se sintetizan a partir del extremo N. Se muestran los códigos de aminoácidos de 3 y 1 letras.

Figura 4.7. El dogma central de la biología molecular.

fue elaborado por Sydney Brenner, Francis Crick y sus colegas mediante el estudio del efecto de varias mutaciones (cambios en la secuencia del ADN) en el bacteriófago T4, que infecta a la bacteria común E. coli. Si una mutación provocó la adición o eliminación de uno o dos nucleótidos, de un extremo del ADN de T4, entonces se produjo un polipéptido defectuoso, con una secuencia de aminoácidos completamente diferente. Sin embargo, si se agregaban o eliminaban tres bases, la proteína producida a menudo conservaba su función normal. Se encontró que estas proteínas eran idénticas a la proteína original, excepto por la adición o pérdida de un aminoácido.

La identificación de los tripletes que codifican cada aminoácido comenzó en 1961. Esto fue posible mediante el uso de un sistema de síntesis de proteínas sin células preparado rompiendo las células de E. coli abiertas. Se añadieron polímeros de ARN sintético, de secuencia conocida, al sistema libre de células junto con los 20 aminoácidos. Cuando la plantilla de ARN contenía solo residuos de uridina (poli-U), el polipéptido producido contenía solo fenilalanina. Por tanto, el codón que especifica este aminoácido debe ser UUU. Una plantilla poli-A produjo un polipéptido de lisina y poli-C uno de prolina: AAA y CCC deben, por tanto, especificar lisina y prolina, respectivamente. Se agregaron polímeros de ARN sintético que contenían todas las combinaciones posibles de las bases A, C, G y U, al sistema libre de células para determinar los codones de los otros aminoácidos. Una plantilla hecha de la unidad repetida CU dio un polipéptido con la secuencia alterna de leucina-serina. Debido a que se encontró que el primer aminoácido de la cadena era leucina, su codón debe ser CUC y el de serina UCU. Aunque gran parte del código genético se leyó de esta manera, los aminoácidos definidos por algunos codones fueron particularmente difíciles de determinar. Solo cuando se usaron moléculas de ARN de transferencia específicas (página 163) fue posible demostrar que GUU codifica para la valina. El código genético finalmente se resolvió gracias a los esfuerzos combinados de varios equipos de investigación. Los líderes de dos de ellos, Marshall Nirenberg y Gobind Khorana, recibieron el premio Nobel en 1968 por su participación en descifrar el código.