Código genético

¿Qué es el código genético?

El código genético es el sistema de reglas que utilizan las células de los organismos para traducir la información del material genético (las secuencias ADN y ARN) en un conjunto de proteínas. Dado que el código genético es común para todos los seres vivos, con unas cuantas variaciones, se tiene como una prueba de que el origen de la vida es único y universal en nuestro planeta. Este código muestra la relación existente entre cada aminoácido y cada codón, como se conoce a la secuencia de tres nucleótidos (monómeros de los ácidos nucleicos). El material genético se secuencia a partir de cuatro bases nitrogenadas diferentes en cada codón. En el caso del ADN, las bases son adenina (A), guanina (G), citosina (C) y timina (T); y en el caso del ARN, las bases son adenina (A), guanina (G), citosina (C) y uracilo (U). Así, pueden crearse 64 tipos distintos de codones, 61 de los cuales codifican aminoácidos mientras los otros tres funcionan como sitios de parada UAA (ocre), UAG (ámbar) y UGA (ópalo).

El descubrimiento del código genético se remonta a 1953, cuando los biólogos y cristalógrafos Francis Crick, James Watson, Rosalind Franklin y Maurice Wilkins presentaron el modelo de doble hélice para la estructura del ADN, que había sido aislado por primera vez en 1869 por el biólogo suizo Friedrich Miescher en la Universidad de Tubinga. En 1955, Marianne Grunberg-Manago y Severo Ochoa consiguieron aislar la enzima polinucleótido fosforilasa, que podía sintetizar ARNm (ARN mensajero) a partir de cualquier nucleótido que estuviera en el medio. De tal forma que podía generarse un polipéptido únicamente con un nucleótido. Poco después, George Gamow propuso que el código genético debía estar formado por secuencias de tres a partir de las cuatro bases nitrogenadas, las cuales darían forma a los 20 aminoácidos fundamentales para la vida. Las proposiciones de George Gamow fueron después demostradas por primera vez por Brenner, Crick y sus colaboradores, queines describieron que, en efecto, los codones estaban compuestos por tres nucleótidos.

Más tarde, Heinrich J. Matthaei y Marshall Warren Nirenberg, mientras investigaban en el Instituto Nacional de Salud de los Estados Unidos (NIH), descubrieron en 1961la correspondencia entre los aminoácidos y los codones. A partir de esto, consiguieron traducir una secuencia de ARN de poliuracilo (UUU) y descubrir que este sintetizaba un polipéptido que sólo tenía fenilalanina. Por tanto, encontraron que el codón UUU especificaba el aminoácido fenilalanina. A partir de este trabajo se consiguió determinar la traducción de otros 54 codones tras combinar ARNm de múltiples formas y pasarlo por un filtro de ribosomas. Poco después, el biólogo molecular Har Dobind Khorana completó el código genético y Robert W. Holley describió el ARN de transferencia (ARNt), que facilita la traducción.

Las 64 combinaciones posibles de codones, con el respectivo aminoácido que codifican, son las siguientes:

• UUU: fenilalanina.
• UUC: fenilalanina.
• UUA: leucina.
• UUG: leucina.
• CUU: leucina.
• CUC: leucina.
• CUA: leucina.
• CUG: leucina.
• AUU: isoleucina.
• AUC: isoleucina.
• AUA: isoleucina.
• AUG: metionina.
• GUU: valina.
• GUC: valina.
• GUA: valina.
• GUG: valina.
• UCU: serina.
• UCC: serina.
• UCA: serina.
• UCG: serina.
• CCU: prolina.
• CCC: prolina.
• CCA: prolina.
• CCG: prolina.
• ACU: treonina.
• ACC: treonina.
• ACA: treonina.
• ACG: treonina.
• GCU: alanina.
• GCC: alanina.
• GCA: alanina.
• GCG: alanina.
• UAU: tirosina.
• UAC: tirosina.
• UAA: parada ocre.
• UAG: parada ámbar.
• CAU: histidina.
• CAC: histidina.
• CAA: glutamina.
• CAG: glutamina.
• AAU: asparagina.
• AAC: asparagina.
• AAA: lisina.
• AAG: lisina.
• GAU: ácido aspártico.
• GAC: ácido aspártico.
• GAA: ácido glutámico.
• GAG: ácido glutámico.
• UGU: cisteína.
• UGC: cisteína.
• UGA: parada ópalo.
• UGG: triptófano.
• CGU: arginina.
• CGC: arginina.
• CGA: arginina.
• CGG: arginina.
• AGU: serina.
• AGC: serina.
• AGA: arginina.
• AGG: arginina.
• GGU: glicina.
• GGC: glicina.
• GGA: glicina.
• GGG: glicina.

Además de los 20 aminoácidos anteriores traducidos por los codones, algunos organismos tienen un código genético capaz de codificar otros dos aminoácidos: la selenocisteína y la pirrolisina. El primero se encuentra en varias enzimas y es codificado por el codón UGA en presencia de elementos de la secuencia de inserción de la selenocisteína (SecIS), que más allá de estos casos especiales funciona como parada. El otro aminoácido se encuentra en ciertas enzimas de arqueas metanógenas y es condificado por el codón UAG en presencia de elementos de la secuencia de inserción de la pirrolisina (PyIIS).