TAREA TRANSPOSICION

Transposón

Transposón bacteriano Un transposón o elemento genético transponible es una secuencia de ADN que puede moverse de manera autosuficiente a diferentes partes del genoma de una célula, un fenómeno conocido como transposición. En este proceso, se pueden causar mutaciones y cambio en la cantidad de ADN del genoma. Anteriormente fueron conocidos como "genes saltarines" y son ejemplos de elementos genéticos móviles.[1]

El transposón modifica el ADN de sus inmediaciones, ya sea arrastrando un gen codificador de un cromosoma a otro, rompiéndolo por la mitad o haciendo que desaparezca del todo. En algunas especies, la mayor parte del ADN basura (hasta un 50% del total del genoma) corresponde a transposones.

A diferencia de los provirus, los transposones se integran en el ADN celular en lugares bien determinados. Su existencia fue propuesta por Barbara McClintock en el maíz, sin embargo, su existencia no se demostró hasta mucho más tarde en bacterias. Por ello fue laureada con el Premio Nobel en 1983.

[editar] ClasificaciónExiste una amplia diversidad de elementos genéticos móviles y pueden ser clasificados en base a su contenido y su estrategia y mecanismo de transposición.

[editar] Según contenidoTransposón simple, secuencia de inserción o elemento de inserción (IS): contienen una secuencia central con información para la transposasa, una enzima necesaria para la transposición, y en los extremos una secuencia repetida en orden inverso. Esta secuencia repetida en orden inverso no es necesariamente idéntica, aunque muy parecida. Cuando un transposón simple se integra en un determinado punto del ADN aparece una repetición directa de la secuencia diana (5-12 pb).

Transposón compuesto (Tn): contienen un elemento de inserción (IS) en cada extremo en orden directo o inverso y una región central con la transposasa que además suele contener información de otro tipo. Por ejemplo, los factores de transferencia de resistencia (RTF), poseen información en la zona central para resistencia a antibióticos como el cloranfenicol, la kanamicina, la tetraciclina, dándole una ventaja selectiva a las bacterias que lo posean.

[editar] Según estrategia de transposiciónClase I o retrotransposones: se mueven en el genoma siendo transcritos a ARN y después en ADN por retrotranscriptasa. A su vez, se clasifican en los de origen retroviral (retrotransposones con LTR) y de origen no retroviral (retrotransposones sin LTR).

Clase II o DNA transposones: se mueven directamente de una posición a otra en el genoma usando una transcriptasa para copiar y pegarse en otro locus del mismo.

Clase III o MITE, por sus siglas en inglés "Miniature Inverted-repeats Transposable Elements".[2]

[editar] Según mecanismo de transposición

Esquema explicativo de la transposición conservativa. Mediante el enzima transposasa, se corta el transposón del genoma original (que queda despojado de él) y se inserta en un nuevo genoma diana, en una secuencia específica reconocida por el enzima.Transposición conservativa: el transposón sale de la sede donadora que queda vacía y se incorpora en una nueva sede (sede receptora). No aumenta el número de copias del transposón en el interior de la célula.

Se expresa la transposasa, y realiza dos cortes de doble cadena a la misma altura en el genoma donante, dejando aislado el transposón. A continuación localiza una secuencia diana (pongamos, ATGCA) en el genoma aceptor, y realiza un corte cohesivo. Tras eso une los extremos a los del transposón aislado, y la ADN Polimerasa de la célula rellena las zonas de cadena sencilla dejadas en la secuencia señal tras el corte cohesivo. Debido a esto, la secuencia señal queda duplicada. Queda, sin embargo, un hueco en el genoma donante, que puede ser letal si no se repara. Realmente, en este caso se habla más de recombinación que de transposición.

Esquema explicativo de la transposición no conservativa. A diferencia de la conservativa, inicialmente no se integra solo el transposón, sino que se forma un híbrido con todo el genoma donante. Según el modo de resolución del enzima resolvasa, podrá dar lugar a una transposición replicativa (genoma donante y receptor obtienen una copia del transposón) o no replicativa (solo se la queda el aceptor, y el donante queda sin él).Transposición no conservativa: en este caso la transposasa realiza un corte cohesivo no solo en la secuencia diana, sino también en el genoma donante, dejando un corte a cada lado del transposón. A continuación integra todo el genoma donante con el aceptor, mediante un curioso mecanismo que forma un intermediario llamado “estructura entrecruzada”. Esta estructura es resuelta por un segundo enzima, la resolvasa, que según cómo lo resuelva dará lugar a una de las siguientes transposiciones:

Transposición no replicativa: el genoma donante se libera, dejando el integrón en el genoma receptor. Al igual que en la transposición conservativa, queda un hueco en el genoma donante, que puede ser letal si no se repara.

Transposición replicativa: se produce una replicación desde los extremos 3’ del genoma aceptor, lo que acaba por duplicar el transposón, y produciendo un genoma mixto llamado “cointegrado”. A continuación la resolvasa rompe el cointegrado mediante una recombinación recíproca, que une los extremos del ADN aceptor original (ahora con una de las copias del integrón) y libera el genoma donante de nuevo con su transposón.

Transposición

1. Elementos móviles

Concepto: Segmentos de DNA con capacidad para moverse por el genoma

Transposición: Cambio de posición de un elemento móvil en el genoma

Función: solamente autoperpetuarse.

Representación en el genoma: 25-50% en mamíferos:

Sus duplicaciones hacen que su representatividad en el genoma aumente

Muchos de ellos han perdido su capacidad de moverse

Movimiento guiado por enzimas

2 categorías de elementos móviles:

DNA transposones Durante el proceso de transposición se mantienen siempre como DNA

Retrotransposones Durante el proceso de transposición pasan por una forma de RNA

Retrotransposones similares a retrovirus

Retrotrasnsposones no similares a retrovirus

2. DNA transposones

Presentes tanto en procariotas como en eucariotas

Elementos IS (insertion sequence) bacterianos

Más de 20 tipos distintos

Movimiento poco frecuente (1/100.000 a 1/10.000.000 por generación)

Pueden inactivar genes

Pueden transferirse a otras bacterias mediante su transposición a plásmidos o a virus

Estructura de los elementos IS

Repeticiones invertidas en los extremos

Región codificante central: Transposasa (bajos niveles de expresión)

Extremos flanqueados por cortas repeticiones directas (5-11 pb). Secuencia variable dependiente del sitio de inserción

Mecanismo de transposición

Similar a cortar y pegar en el ordenador:

Cortar el elemento (extremos romos)

Cortar el DNA en el sitio de integración (Extremos protuberantes)

Ligar el elemento en el nuevo sitio (3’ del IS al 5’ del DNA aceptor)

Rellenar y cerrar nick: DNA polimerasa y ligasa de la Bacteria (generación de repeticiones directas)

El cromosoma queda roto en el sitio original:

Reparación homóloga: no mutación

Reparación no homóloga: mutación

Transposición replicativa: no se pierde la localización original.

3. Retrotransposones similares a retrovirus

Presentes en el genoma de todos los eucariotas

Muy frecuentes en levaduras y en Drosophila y algo menos frecuentes en mamíferos (8% genoma humano)

Mecanismo de integración similar al de los retrovirus

La mayoría de los retrotransposones derivan de retrovirus

Estructura

Secuencias LTR en los extremos (Long Terminal Repeats) (250-600 pb)

Región central codificante: Transcriptasa inversa (reversa) e Integrasa. (Los retrovirus también portan la información genética para producir las proteínas de la cápside)

Mecanismo de transposición

Transcripción del DNA: copia en RNA del retrotransposón

Dirigida por el LTR izquierdo

Procesamiento y traducción del RNA

En el caso de Retrovirus encapsidación y salida de la célula

Copiado del RNA en DNA: Retrotranscriptasa

Se regeneran las dos copias del LTR

Integración en el genoma: Integrasa

4. Retrotransposones no similares a retrovirus

Carecen de LTRs

Muy abundantes en mamíferos

Dos tipos

LINES (Long INterspersed Elements) 6 Kb aproximadamente

SINES (Short INterspersed Elements) 300 pb aproximadamente

Frecuencias de transposición: 1 transposición en cada 8 individuos:

40 % corresponden a LINES

60 % corresponden a SINES (de estos el 90% a elementos Alu)

LINES

Tres familias en el genoma humano: L1, L2 y L3

Actualmente sólo L1 es capaz de transponerse

Repetidos 900.000 veces en el genoma humano (21%)

La mayoría de ellos están incompletos (tamaño medio 900 pb)

Solo el 0.01% de ellos está completo (60 a 100 elementos en total en humanos) y por tanto presenta capacidad para moverse

Estructura:

Región central codifica para 2 prots:

ORF 1: Proteína de unión al RNA

ORF 2: Proteína similar a retrotranscriptasas y con actividad endonucleasa

Región izquierda rica en A/T

Flanqueado por dos repeticiones directas

Mecanismo de transposición

Transcripción por RNA pol II celular a partir de un promotor situado a su izquierda: Copia del retrotransposón en forma de RNA

Procesamiento del RNA y traducción

Asociación de las proteínas ORF 1 y ORF 2 al RNAVuelta al núcleo

Integración

SINES

13% del genoma humano

Los más frecuentes son los elementos Alu

100 – 400 pb

No codifican para proteínas

Contienen secuencias ricas en A/T similares a las de los LINES

Transcritos por la RNA polimerasa III

Probablemente sus movimientos son debidos a la actividad de las proteínas ORF 1 Y ORF 2 de los LINES

5. Importancia evolutiva de los elementos móviles

Aunque su única función es auto-perpetuarse, tienen una gran importancia en el proceso evolutivo

Causantes de muchas mutaciones espontáneas:

50% de las de Drosophila

10% de las de Ratones

0.1% - 0.2 % de las de humanos

Implicados en procesos de duplicación de genes: recombinación homóloga de elementos localizados en distintos sitios en el cromosoma

Implicados en procesos de generación de nuevos genes por combinación de nuevos exones (Exon Shuffling)

Por procesos de recombinación homóloga

Por procesos de transposición

Implicados en alteraciones en los patrones de expresión de genes: movimientos por el genoma de secuencias reguladoras de la transcripción (enhancers)

TEMARIO

Organización del material genético 3.1 Organismos procarióticos: 3.1.1 ADN circular 3.1.2 Proteínas asociadas 3.1.3 ADN extracromosómico. 3.1.3.1 Plásmidos. 3.1.3.2 Bacteriófagos. 3.1.3.3 Transposones 3.2 Organismos eucarióticos: 3.2.1 ADN lineal y empaquetamiento 3.2.1.1 Histonas 3.2.1.2 Solenoides 3.2.1.3 Cromosomas 3.2.2 Complejidad del genoma 3.2.3 ADN mitocondrial. 3.3 Organización genómica viral.

portada

NSTITUTO TECNOLOGICO DE CD. ALTAMIRANO GRO

LIC: BIOLOGIA

MATERIA:

BIOLOGÍA MOLECULAR

UNIDAD  III

"ORGANIZACIÓN DEL MATERIAL GENÉTICO”

NOMBRE DE LA ALUMNO:

LUIS ANGEL DAMASO ALVARADO

SEMESTRE Y GRUPO:

Vl SEMESTRE “A”

NOMBRE DEL PROFESOR:

FRANCISCO JAVIER PUCHE ACOSTA

CD.ALTAMIRANO, GRO      27/FEBRERO/2012 

UNIDAD 1 INTRODUCCION A LA BILOGIA MOLECULAR

Conceptos básicos de biología molecular, II

Ácidos nucleicos

Los organismo vivientes contienen dos clases de ácidos

nucleicos: ácido ribonucleico (ARN) y ácido

desoxirribonucleico (ADN)

Las moléculas de ADN están formadas por dos cadenas de

moléculas más simples llamadas hebras (strands)

Cada hebra tiene un esqueleto consistente en repeticiones de la

misma unidad básica llama nucleótido

Esta unidad está formada por una molécula de azúcar llamada

20􀀀desoxiriibosa, un grupo fosfato y una base nitrogenada

La molécula de azúcar contiene 5 átomos de Carbono

etiquetados 10 a 50

El enlace que crea el esqueleto está entre el Carbono 30 de un

nucleótido, el grupo fosfato y el Carbono 50 del nucleótido

siguiente.

En cada Carbono 10 del esqueleto se encuentra enlazada una base

nitrogenada: Adenina (A), Timina (T), Citosina (C) o Guanina (G)

       Las bases A y G pertenecen a un grupo más grande de substancias llamadas purinas Mientras que las bases C y T pertenecen a las pirimidinas   Aun cuando las bases y los nucleótidos no son lo mismo, cuandohablamos del tamaño de una molécula de ADN podemos decir porconvención que tiene por ejemplo 200 bases o 200 nucleótidos

Las moléculas de ADN en la naturaleza son muy largas, mucho  más que las proteínas En una célula humana, puede tener cientos de  millones de nucleótido 

Ø Como ya hemos mencionado las moléculas de ADN se componen de dos cadenas o hebras.

Ø Las dos hebras se enroscan sobre sí mismas formando una especie de escalera de caracol, denominada doble hélice.

Ø Esta estructura fue propuesta en 1953 por James Watson y Francis Crick1

Ø El éxito de éste modelo radicó en su consistencia con las propiedades físicas y químicas del ADN.

Ø Watson y Crick demostraron que las dos hebras de ADN están enlazadas entre sí porque cada base en una cadena está apareada (enlazada) con una base de la otra cadena.

Ø La base A siempre está enlazada con la base T y la base G con C Por esta razón decimos que A y T son bases complementarias al igual que G y C.

Estos pares de bases son conocidos como pares de bases Watson-Crick

Los pares de bases constituyen la unidad de longitud más utilizada para referirnos a las moléculas de ADN (100kbp)

Durante este curso generalmente consideraremos el ADN como una cadena de caracteres, donde cada carácter representa una    base

Por ejemplo la doble hebra de una secuencia de ADN puede ser representada de la siguiente forma:

50 _ _ _ TACTGAA _ _ _ 30

30 _ _ _ ATGACTT _ _ _ 50

Observemos que el extremo 30 de una hebra corresponde al 50 de la otra

Esta propiedad se conoce como antiparalelismo de las hebras.

La consecuencia fundamental de esta estructura es que es posible inferir la secuencia de una hebra dada la otra La operación que permite realizar esto es llamada

complementación inversa Por ejemplo dada la hebra s = AGACGT en la dirección canónica

se realiza lo siguiente para obtener su complemento inverso:Se invierte s, obteniendo s0 = TGCAGA

Se remplaza cada base por su complemento s = ACGTCT

Es precisamente este mecanismo que permite al ADN en una célula la replicación

Por lo tanto también permite a un organismo que inicia su vida como una célula crecer hasta contener millones de células

Donde cada una de estas células tiene una copia de las moléculas de ADN de la célula original

En organismos procariotas (bacterias y arqueas) cuyas células notienen un núcleo, el ADN se encuentra flotando libre dentro de cada célula    

En organismos eucariotas (animales, plantas, y hongos) el ADN se encuentra dentro del núcleo y en los elementos celulares llamados mitocondrias (animales y plantas) y plastos (sólo plantas)

Las moléculas de ARN son muy similares a las de ADN, con las siguientes diferencias básicas de composición y estructura:

Ø En el ARN la molécula de azúcar es ribosa y no 20􀀀desoxiriibosa

Ø En el ARN no encontramos la base Timina (T); en vez de eso el

Uracilo (U) está presente (U-A)

El ARN no forma una doble hélice (una sola hebra lineal)

Ø Otra diferencia es que el ADN realiza sólo una función (codificar información), mientras que como veremos puede haber diferentes tipos de ARN en la célula, desarrollando diferentes funciones.

1.1     EL DESARROLLO DE LA BIOLOGÍA MOLECULAR.

1.1.1 El descubrimiento del principio transformante.

·       EXPERIMENTOS DE GRIFFITH (1928)

El descubrimiento de la trasformación.

En 1928 en el transcurso de sus experimentos con la bacteria Streptococcus pneumoniae, Frederick Griffith había hecho una misteriosa observación. Esta bacteria humana causante de la neumonía humana, es normalmente letal para los ratones. Sin embargo, han aparecido diferentes cepas que difieren en su virulencia. Griffith utilizo en sus experimentos dos cepas que se distingan por la apariencia de las colonias crecidas en laboratorio. Las células de una de las cepas, de tipo virulento normal, están rodeadas por una cápsula de polisacáridos que le da a la colonia apariencia lisa (smooth en ingles); de ahí llamada estirpe S. Las células de la otra cepa (un tipo mutante) no virulento que se reproduce en los ratones pero no es letal, carecen de esta cápsula de polisacáridos, lo cual hace que las colonias tengan apariencia rugosa; esta es la denominada estirpe R.

Griffith mato algunas células virulentas, hirviéndolas e inyecto las células muertas en ratones. Los ratones sobrevivieron, demostrando así que las cápsulas de las células no provocan la muerte.

Sin embargo, ratones inyectados con una mezcla de células no virulentas vivas y células virulentas muertas, murieron. Además podían recuperarse  bacterias vivas de los ratones muertos; esta producían colonias lisas y en subsiguientes inyecciones eran virulentas. De alguna manera, los restos celulares de las células S hervidas habían convertido a las células S vivas. Este proceso se denomina transformación.

Conclusión: Los experimentos de Griffith demostraron que la transformación ocurría por la absorción por parte de células vivas (estirpe R) de un “principio trasformante” que se encontraba en las células muertas (Estirpe S). Ese principio trasformante tenia la característica de producir una cápsula de polisacáridos (se expresaba) y producía además la muerte en ratones, en otras palabras estaban confiriendo propiedades hereditarias a la celula recipiente, ese principio trasformante se sabría después que eran moléculas de DNA.

·       EXPERIMENTOS DE AVERY Y COLABORADORES (1944)

Este mismo método básico se utilizó para determinar la composición  del “principio trasformante.

En 1944, Oswald Avery, C. MacLeod y M. McCarty separaron los distintos tipos de moléculas que se encuentran en las células S muertas y estudiaron su capacidad de transformación por separado.

 

                                               

Estas pruebas demostraron, en primer lugar, que los propios polisacáridos no trasformaban a las células rugosas. Por tanto la cubierta de polisacáridos, aunque claramente implicada en la acción patogénica, es solo la expresión fenotípica de la virulencia. Tras el escrutinio de los diferentes compuestos (Polisacáridos, Lípidos, RNA, Proteínas y DNA), Avery y col. Descubrieron que solo DNA, inducía la transformación de las células R, dedujeron que el DNA es el agente que determina la aparición del polisacárido y, por tanto, del carácter patogénico. Es mas, parece ser que proveer  a las células R del DNA de las células S es equivalente a ¡proveerlas de los genes de las células S!!

·       EXPERIMENTOS DE HERSEY Y CHASE (1952)

Los experimentos llevados a cabo por Avery eran definitivos, pero muchos científicos se resistieron a aceptar como material genético al DNA (y no a las proteínas). La prueba definitiva se obtuvo en 1952 por Alfred Hersey y Martha Chase, usando el fago (virus T2). su razonamiento fue que la infección del fago debe implicar la introducción dentro de la bacteria de la información que dicta la reproducción viral. El fago es relativamente simple en cuanto a la composición molecular.

                                                                                      Estructura y partes de un Fago T2

La mayor parte de la estructura de un fago es proteína, estando el DNA en el interior de la envuelta proteica o “cabeza”.

En las proteínas no se encuentra fósforo, que si forma parte del DNA; inversamente, el azufre esta presente e las proteínas pero nunca en el DNA.

Hersey y Chase marcaron el DNA del fago con un radioisótopo del fósforo (P³²)  y las proteínas con azufre (S³⁵), en cultivos distintos de fagos. Usaron entonces cada cultivo por separado, para infectar E. coli con muchas partículas de virus por cada célula.

Tras dejar tiempo suficiente para que se produjera la infección, separaron de las células bacterianas las carcasas vacías de los fagos llamadas “fantasmas” mediante agitación con una batidora de cocina.

Separaron las células bacterianas de los fantasmas de los fagos, mediante centrifugación, y midieron entonces la radioactividad en las dos fracciones. Cuando se usaron los fagos con P³², la mayor parte de la radioactividad terminaba en las células bacterianas, indicando que el DNA viral entraba en las células. También podía recuperarse P³² de los fagos descendientes. Cuando se usaron fagos los fagos marcados con S³⁵, la mayor parte de la radiactividad terminaba en los fantasmas virales, indicando que la proteína viral nunca entra en la célula bacteriana.

La conclusión es evidente!: El DNA es el material hereditario; las proteínas fágicas son meros empaquetadores estructurales que se desechan después de inyectar el vital  DNA en la célula bacteriana.

1.1.2 El descubrimiento de la estructura del ADN.

Después de que el papel central del DNA en la herencia se hizo evidente, muchos científicos se dispusieron a determinar su estructura con exactitud. ¿Como puede una molécula con un rango tan limitado de componentes distintos almacenar la inmensa variedad informativa de las estructura de todas las proteínas de los seres vivos?

Los primeros que tuvieron éxito en descubrir la estructura fueron Watson y Crick en 1953- tuvieron en cuenta dos tipos de pistas. En primer lugar, Rosalind Franklin y Maurice Wilkins, habían acumulado muchos datos de difracción de rayos X sobre la estructura de DNA.

Difracción de rayos x

El segundo tipo de datos procedía del trabajo de años antes de Edwin Chargaff. Estudio DNA de diferentes organismos, Chargaff estableció ciertas reglas empíricas sobre las cantidades de cada componente del DNA:

Erwin Chargaff analizó la composición de bases de distintos organismos y encontró distintas proporciones de los 4 nucleótidos en cada uno de los organismos estudiados. También observó que esta composición no cambiaba con la edad ni el ambiente. Pero lo más importante es que había tantas purinas como pirimidinas en todos los organismos. Las reglas de Chargaff son:

1.  la cantidad total de nucleótidos pirimidinicos (T + C) es siempre igual a al cantidad total de nucleótidos púricos (A + G).

2.  la cantidad de T es siempre igual a la de A y la cantidad de C es siempre igual a la de G. pero A + T no necesariamente es igual a C+G

En los primeros análisis de difracción de R-X realizados por Rosalyn Franklin se observaba que el DNA tenía un espaciado regular de 0,34 nm. Éste y otros indicios indicaban que debe tener algún tipo de estructura en hélice que se repite periódicamente, los datos sugerían que el DNA era largo y fino y que consta de dos partes separadas que corre una al lado de la otra a lo largo de la molécula, también demostraba que la molécula era helicoidal.

Watson y Crick construyeron un modelo que cumpliera todas las investigaciones que sobre el DNA se habían realizado hasta la fecha y propusieron, además, cómo tenía que conservarse y transmitirse la información de esta molécula. También introdujeron que esta molécula se podía mutagenizar espontáneamente mediante la tautomería.

Se pueden consultar los artículos publicados por Watson y Crick, Wilkins y Franklin en Nature el 25 de abril de 1953 para describir la estructura del DNA. También puedes leer las implicaciones que Watson y Crick dedujeron de la estructura del DNA publicadas el 3 de mayo del 53, así como la demostración experimental que Frankin aportó el 25 de julio del 53 para confirmar que la doble hélice era realmente así.

1.1.3 El descubrimiento del código genético.

Desde que se demostró que las proteínas eran producto de los genes, y que cada gen estaba formado por fracciones de cadenas de ADN, los científicos llegaron a la conclusión de que debe haber un código genético mediante el cual el orden de las cuatro bases nitrogenadas en el ADN podría determinar la secuencia de aminoácidos en la formación de polipéptidos. En otras palabras, debe haber un proceso mediante el cual las bases nitrogenadas transmitan la información que dicta la síntesis de proteínas.

La estructura tridimensional de la molécula de ADN fue demostrada por James D. Watson y Francis Crick en 1953. Pero faltaba averiguar cómo interpreta el organismo la secuencia de las distintas bases que forman la estructura lineal del ADN para sintetizar las cadenas de aminoácidos de las proteínas. La solución a este enigma, el código genético, se halló en 1966 gracias a la colaboración entre numerosos investigadores, entre ellos Marshall Nirenberg.

Diez años después de que Watson y Crick determinaran la estructura del ADN, el código genético fue descifrado y verificado. Su solución dependió en gran medida de las investigaciones llevadas a cabo sobre otro grupo de ácidos nucleicos, los ácidos ribonucleicos (ARN). Se observó que la obtención de un polipéptido a partir del ADN se producía de forma indirecta a través de una molécula intermedia conocida como ARN mensajero (ARNm).

El código genético asocia a cada triplete de bases del ADN, llamado codón, un aminoácido concreto. Con los cuatro tipos de bases (U, uracilo; A, adenina; G, guanina; y C, citosina) que forman la molécula de ARN, sintetizada de manera complementaria a partir de la de ADN, se pueden formar 64 tripletes distintos (por ejemplo, UAC, UGG y AUC, entre otros). Cada codón se atribuye a un aminoácido concreto de los veinte posibles sin ninguna ambigüedad. Como hay menos aminoácidos que codones, algunos de aquéllos quedan designados por varios de éstos. Así, los seis tripletes UUA, UUG, CUU, CUC, CUA y CUG designan el aminoácido leucina y los dos AGU y AGC la serina; en cambio, el triptófano queda designado por un solo codón, UGG. La mayor parte de los aminoácidos están determinados de manera casi unívoca por sus dos primeras bases y, en muchos casos, el tercer nucleótido es un complemento indiferente o designa otro aminoácido de una familia próxima. Esta propiedad contribuye a limitar las consecuencias de los errores de copia o lectura.

La forma en que la clave genética fue descifrada – como se determinaron los aminoácidos concretos representados por cada triplete- constituye una de la aventuras biológicas mas apasionantes en las ultimas décadas. Una vez que estuvieron disponibles las técnicas experimentales adecuadas, la clave genética se descifro en un suspiro.

Numero de letras de cada codón: se partió del hecho de que la clave debería ser de 3 letras; porque? Si la clave fuera de una letra (nucleótido : A, G, C, U) solo habría cuatro aminoácidos diferentes (4 letras diferentes). La clave genética no podría ser asi, pr que se necesitaría una distinta para cada uno de los 20 aminacidos!

Si la clave fuera de 2 letras, entonces seria posible 4² = 16; por ejemplo, AU, CU o CC, este vocabulario no seria todavía suficientemente variado.

Si la clave fuera de 3 letras, entonces seria posible 4³ = 64; por ejemplo AUU, GCC o UGC. Esta clave ofrece mas combinaciones que las necesarias para los aminoácidos.

Y hacia 1961 parecía claro que estos codones no eran solapados.

El primer paso para el desciframiento fue el descubrimiento de cómo fabricar RNAm sintético. Si los nucleótidos que conforman el RNA se mezclan con una enzima especial (fosforilasa de los polinucleotidos) se forma una cadena sencilla de RNA de la reacción. Esta síntesis no requiere ADN y los nucleotidos se incorporan al azar. La capacidad de sintetizar RNA habria la posibilidad de crear secuencias especificas de ARN y comprobar que aminoácidos se incorporaban al utilizarlas como RNAm.

El primer mensajero sintético obtenido, Poli(U), se fabrico mezclando solo nucleótidos de U, produciendo asi –UUUUUUUU-.

En 1961 Marshal Nirenberg y Heinrich Mathaei mezclaron in vitro Poli (u) y la maquina sintetizadora de proteínas de E. coli (Ribosomas, RNAt, energía, varias enzimas y algunas cosas mas) y observaron la formación de una proteína!! Resultando como secuencia de proteína ser una ristra de Fenilalanina. Así pues, el triplete UUU debe ser el codon de fenilalanina.

                                                      U U U U U U U U U U U U

                                                       - Phe   -  Phe   -  Phe  -Phe -

Este tipo de análisis se amplio mezclando diferentes tipos de nucleótidos, en proporciones fijas conocidas. En un experimento los nucleótidos Uracilo y Guanina se mezclaron en razón 3:1. al incorporase los nucleótidos al azar en el RNAm sintético, la frecuencia relativa con la que aparece. hacia 1966 con Severo Ochoa ya se había descifrado los codones de los 20 aminoácidos

¿Por qué tal reticencia en aceptar esta conclusión?? El DNA se consideraba un compuesto más bien simple. ¿Cómo podría una molécula tan simple almacenar toda la información que se requiere para la enorme variedad de estructuras proteicas