Reconocimiento de codones: cómo el tRNA y los anticodones interpretan el código genético

Revisión del reconocimiento de codones

La traducción es el proceso de convertir la información genética en la cadena de ARNm a la forma de una proteína. La unidad básica de esta información genética es un codón. Anteriormente, describimos un codón como una secuencia de tres bases de nucleótidos que especifica un aminoácido en particular. El reconocimiento de codones describe el proceso de emparejar codones con los aminoácidos correctos. Los codones se leen a lo largo de la cadena de ARNm y se traducen en una cadena polipeptídica apropiada.

El reconocimiento de codones describe el proceso de emparejar codones con los aminoácidos correctos.

Pero cuando hablamos de «leer» los codones, ¿qué significa eso realmente? ¿Quién lee la secuencia de codones de ARNm? ¿Cómo se interpretan los codones como instrucciones para aminoácidos? ¿Y quién es responsable de unir esos aminoácidos en el orden correcto especificado por el código genético? En esta lección, hablaremos sobre cómo se reconocen los codones con la ayuda de un nuevo tipo de ARN. Estudiaremos la mecánica molecular involucrada y practicaremos el uso de estas moléculas para fabricar nuestros propios polipéptidos.

Transferir ARN (ARNt)

Comencemos recordándonos a nosotros mismos lo que describe la palabra traducción. La traducción de ARNm a proteína es similar a la traducción de un idioma a otro. Estamos convirtiendo el lenguaje del ARNm, una secuencia de bases nitrogenadas, al lenguaje de una proteína, una secuencia de aminoácidos. La traducción entre idiomas siempre requiere el trabajo de un intérprete, un agente responsable de reconocer ambos idiomas y establecer las conexiones entre los dos.

Por ejemplo, digamos que tomé unas vacaciones de verano en Francia y que no sabía hablar francés. Pero si trajera a mi primo, que sabe tanto francés como inglés, entonces tendría un intérprete para ayudarme a comunicarme. Si quisiera comprar un poco de queso en un tendero, simplemente podría decirle a mi primo: ‘Quiero comprar un poco de queso’. Mi prima usaba sus poderes de traducción para convertir mi oración en inglés en una francesa y decir: «Je veux acheter du fromage».

En el caso de la traducción genética, tenemos una molécula que actúa como intérprete entre codones y aminoácidos. Es un tipo especial de ARN llamado ARN de transferencia o ARNt para abreviar. El ARN de transferencia es el tipo de ARN que interpreta el código del ARNm durante la traducción.

El ARN de transferencia actúa como intérprete entre codones y aminoácidos.

Cuando una célula está lista para traducir su código genético en polipéptidos, primero debe prepararse con todos los aminoácidos esenciales. Recuerde, hay 20 aminoácidos diferentes involucrados en la producción de nuestras proteínas. Las proteínas solo se pueden producir correctamente cuando los aminoácidos se ensamblan en el orden correcto. El trabajo del ARNt es hacer coincidir los aminoácidos con los codones correctos en la cadena de ARNm.

Podemos mirar nuestra tabla de codones para tener una idea de cómo es el trabajo del tRNA. Veamos aquí. Si fuéramos tRNA y leáramos el codón UUU, entonces sabríamos agarrar una fenilalanina. Si leemos el codón AGC, entonces sabríamos tomar una serina. El ARN de transferencia lee los codones de un gen de principio a fin y empareja los aminoácidos en el orden correcto.

El Anticodon

Eso suena bastante simple, pero ¿cómo logra el ARNt hacer coincidir los codones con los aminoácidos correctos? ¿Cómo sabe cuando se encuentra un codón y un aminoácido que se supone que van juntos? Como todos los ARN, el ARNt es una sola hebra de bases de nucleótidos. Pero un ARNt es corto, de solo 80 nucleótidos de largo, y se pliega sobre sí mismo de modo que algunas partes son en realidad de doble hebra. Se tuerce en una forma divertida que se parece a un trébol de cuatro hojas o en forma de T. Eso es conveniente, porque ayuda a recordar que el tRNA tiene la forma de una T.

En un extremo de la T se encuentra el sitio de unión de un determinado aminoácido. En el otro extremo hay un conjunto de tres nucleótidos que coinciden con el codón que especifica el mismo aminoácido. Tenga en cuenta que estos nucleótidos en el ARNt no forman un codón. De hecho, son exactamente lo contrario: un anticodón . El anticodón es una combinación complementaria perfecta con un codón. Entonces, si el codón de la serina es AGC, entonces el anticodón de la serina es UCG. El tRNA que contiene el anticodón UCG también será el tRNA que se une a un aminoácido serina.

De acuerdo, tal vez debería retroceder un segundo. ¿Cómo obtuve el anticodón para el codón AGC? Bueno, es realmente simple; es como la forma en que emparejamos las bases complementarias cuando hicimos copias de ADN en la replicación del ADN. También emparejamos bases complementarias cuando transcribimos ADN a ARNm. En la traducción, estamos usando dos tipos diferentes de ARN: ARNm y ARNt. Entonces, solo usamos las letras A, G, C y U. G y C siempre se emparejan, y A y U siempre se emparejan. Solo recuerda que G y C son consonantes, y A y U son vocales.

Para obtener un anticodón, cambie las consonantes G y C o las vocales A y U

Entonces, veamos el codón AGC en la cadena de ARNm. El complemento de A será U en el anticodón. El complemento de G será C, y el complemento de C será G. Entonces, si lo juntamos todo, obtenemos UCG como anticodón del codón AGC.

Reconocimiento de codones por tRNA

Ya sabíamos sobre el reconocimiento de codones antes de adentrarnos en todo esto sobre el ARNt y los anticodones. Pero ahora hemos comenzado a ver la mecánica involucrada a nivel molecular. Entonces, sigamos adelante y ampliemos nuestra definición de reconocimiento de codones . Es la capacidad del tRNA para hacer coincidir un codón con el anticodón apropiado y, por lo tanto, con el aminoácido correcto. El tRNA reconoce el codón usando su propio anticodón complementario. Es como un candado y una llave; sabes que tienes la llave correcta cuando encaja en la cerradura.

El sitio de unión del aminoácido también se encuentra en el ARNt. Estos se unen de manera similar. Dado que tanto el aminoácido como el codón del ARNm se unen al ARNt, pueden combinarse como una coincidencia apropiada. Solo para asegurarnos de que tenemos todo claro, probemos un ejemplo de traducción genética. Lo hemos hecho antes, pero esta vez incorporaremos el ARNt y los anticodones. Entonces realmente comprenderemos cómo funciona el reconocimiento de codones.

Comenzaremos con la siguiente hebra de ARNm: AUGUAUCACUA A. Dibujaremos una línea entre cada conjunto de tres bases. Eso es lo que hacen los científicos. Entonces, obtenemos un total de 4 codones: AUG, UAU, CAC y UAA. El codón AUG que conocemos es el codón de inicio y codifica la metionina. Entonces, primero, necesitamos un tRNA que coincida con la metionina en un extremo y contenga el anticodón correcto en el otro extremo. El anticodón de AUG es UAC. Aquí hay un ARNt con el anticodón UAC, y trae una metionina adherida a su otro extremo. El reconocimiento de codones ocurre cuando el ARNt se empareja con el ARNm dentro del ribosoma. Y ahora hemos empezado con la metionina.

El siguiente codón es UAU, cuyo aminoácido es tirosina. El anticodón que se empareja con UAU es AUA. Así que aquí hay un ARNt con el anticodón AUA, que lleva el aminoácido tirosina. Se empareja con el ARNm en el ribosoma y ahora se agrega tirosina junto a metionina.

El siguiente codón es CAC, cuyo aminoácido es histidina. El anticodón de CAC es GUG. Aquí viene un tRNA con el anticodón GUG, unido al aminoácido histidina. El ARNt se empareja con el ARNm en el ribosoma, y ​​ahora se agrega histidina al final.

Nuestro último codón es UAA, que es uno de los tres codones de parada. Entonces, no necesitamos más ARNt o aminoácidos. ¡Terminamos! Dejamos de producir el polipéptido y terminamos con una cadena de 3 aminoácidos: metionina, tirosina e histidina.

Imagen que muestra un ejemplo de traducción genética.

Resumen de la lección

La traducción es el segundo paso en el dogma central, que implica convertir el código de la base de nucleótidos en el ARNm en una cadena de aminoácidos. La traducción ocurre en el citoplasma de una célula, donde también se encuentran los aminoácidos y las moléculas de ARNt. Durante la traducción, las moléculas de ARNt primero coinciden con los aminoácidos que se ajustan a sus sitios de unión.

Luego, los tRNA llevan sus aminoácidos hacia la cadena de mRNA. Se emparejan con el ARNm a través de un anticodón en el lado opuesto de la molécula. Cada anticodón del ARNt coincide con un codón del ARNm. De esta manera, los aminoácidos se ensamblan en el orden correcto dictado por el código del ARNm. La capacidad del ARNt para emparejar codones con aminoácidos apropiados es el reconocimiento de codones. Un buen reconocimiento de codones es esencial para el ensamblaje correcto de polipéptidos, lo que, a su vez, conduce a la producción de las proteínas adecuadas.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador