6.3: Código Genético

El código genético consta de 64 tripletes de nucleótidos. Estos tripletes se denominan codones.Con tres excepciones, cada codón codifica para uno de los 20 aminoácidos utilizados en la síntesis de proteínas. Eso produce cierta redundancia en el código: la mayoría de los aminoácidos están codificados por más de un codón.

Un codón, AUG cumple dos funciones relacionadas:

• Señala el inicio de la traducción
• Codifica para la incorporación del aminoácido metionina (Met) en la cadena polipeptídica en crecimiento

El código genético puede expresarse como codones de ARN o codones de ADN. Los codones de ARN ocurren en el ARN mensajero (ARNm) y son los codones que en realidad se “leen” durante la síntesis de polipéptidos (el proceso llamado traducción). Pero cada molécula de ARNm adquiere su secuencia de nucleótidos por transcripción del gen correspondiente. Debido a que la secuenciación del ADN se ha vuelto tan rápida y debido a que la mayoría de los genes ahora se están descubriendo a nivel de ADN antes de ser descubiertos como ARNm o como producto proteico, es extremadamente útil tener una tabla de codones expresados como ADN. Entonces aquí están los dos.

Obsérvese que para cada tabla, la columna de la izquierda da el primer nucleótido del codón, las 4 columnas medias dan el segundo nucleótido, y la última columna da el tercer nucleótido.

Los codones de ARN

Segundo nucleótido

	U	C	A	G
U	UUU Fenilalanina (Phe)	UCU serina (Ser)	Tirosina UAU (Tyr)	Cisteína UGU (Cys)	U
	UUC Phe	Ser UCC	UAC Tyr	Cys UGC	C
	UUA Leucina (Leu)	Ser de la UCA	PARADA UAA	PARADA UGA	A
	UUG Leu	UCG Ser	PARADA UAG	UGG Triptófano (Trp)	G
C	CUU Leucina (Leu)	CCU Prolina (Pro)	CAU Histidina (His)	CGU Arginina (Arg)	U
	CUC Leu	CCC Pro	CAC Su	CGC Arg	C
	CUA Leu	CCA Pro	CAA Glutamina (Gln)	CGA Arg	A
	CUG Leu	CCG Pro	CAG Gln	CGG Arg	G
A	AUU Isoleucina (Ile)	ACU Treonina (Thr)	AAU Asparagina (Asn)	AGU serina (Ser)	U
	AUC Ile	ACC Thr	AAC Asn	AGC Ser	C
	AUA Ile	ACA Thr	Lisina AAA (Lys)	AGA Arginina (Arg)	A
	AUG Metionina (Met) o INICIO	ACG Thr	AAG Lys	AGG Arg	G
G	GUU Valine Val	GCU Alanina (Ala)	GAU Ácido aspártico (Asp)	GGU Glicina (Gly)	U
	GUC (Val)	CCG Ala	GAC Asp	GGC	C
	GUA Val	GCA Ala	GAA Ácido glutámico (Glu)	GGA Gly	A
	GUG Val	GCG Ala	GAG Glu	GGG Gly	G

Los codones de ADN

Estos son los codones a medida que se leen en la cadena sentido (5' a 3') del ADN. Excepto que el nucleótido timidina (T) se encuentra en lugar de uridina (U), leen lo mismo que los codones de ARN. Sin embargo, el ARNm se sintetiza realmente usando la cadena antisentido de ADN (3' a 5') como molde.

Esta mesa bien podría llamarse la Piedra Rosetta de la vida.

El Código Genético (ADN)

TTT	Phe		TCT	Ser		TAT	Tyr		TGT	Cys
TTC	Phe		TCC	Ser		TAC	Tyr		TGC	Cys
TTA	Leu		TCA	Ser		TAA	DETENER		TGA	DETENER
TTG	Leu		TCG	Ser		ETIQUETA	DETENER		TGG	Trp
CTT	Leu		CCT	Pro		GATO	Su		CGT	Arg
CTC	Leu		CCC	Pro		CAC	Su		CGC	Arg
CTA	Leu		CCA	Pro		CAA	Gln		CGA	Arg
CTG	Leu		CCG	Pro		CAG	Gln		CGG	Arg
ATT	Ile		ACTO	Thr		AAT	Asn		AGT	Ser
ATC	Ile		ACC	Thr		AAC	Asn		AGC	Ser
ATA	Ile		ACA	Thr		AAA	Lys		AGA	Arg
ATG	Met*		ACG	Thr		AAG	Lys		AGG	Arg
GTT	Val		GCT	Ala		GAT	Asp		GGT	Gly
GTC	Val		GCC	Ala		GAC	Asp		GGC	Gly
GTA	Val		GCA	Ala		GAA	Glu		GGA	Gly
GTG	Val		GCG	Ala		MORDAZA	Glu		GGG	Gly

*Cuando está dentro del gen; al inicio del gen, ATG señala dónde comenzará la traducción del ARN.

Sesgo de codón

Todos menos dos de los aminoácidos (Met y Trp) pueden ser codificados por de 2 a 6 codones diferentes. Sin embargo, el genoma de la mayoría de los organismos revela que ciertos codones son preferidos sobre otros. En humanos, por ejemplo, la alanina es codificada por GCC cuatro veces más frecuentemente 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.

Excepciones al Código

El código genético es casi universal. Los mismos codones se asignan a los mismos aminoácidos y a las mismas señales START y STOP en la gran mayoría de genes en animales, plantas y microorganismos. Sin embargo, se han encontrado algunas excepciones. La mayoría de estos implican asignar uno o dos de los tres codones STOP a un aminoácido en su lugar.

Genes mitocondriales

Cuando el ARNm mitocondrial de animales o microorganismos (pero no de plantas) se coloca en un tubo de ensayo con la maquinaria citosólica de síntesis de proteínas (aminoácidos, enzimas, ARNt, ribosomas) no logra traducirse en una proteína.Una de las razones es porque estas mitocondrias utilizan UGA para codificar triptófano ( Trp) en lugar de como terminador de cadena. Cuando se traduce por maquinaria citosólica, la síntesis se detiene donde debería haberse insertado Trp. Además, la mayoría de las mitocondrias animales usan AUA para metionina, no para isoleucina y todas las mitocondrias de vertebrados usan 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 tal como está en el ARNm citosólico).

Las mitocondrias vegetales utilizan el código universal, y esto ha permitido que las angiospermas transfieran genes mitocondriales a su núcleo con gran facilidad.

Genes nucleares

Las violaciones al código universal son mucho más raras para los genes nucleares.

Se han encontrado algunos eucariotas unicelulares que utilizan uno o dos (de sus tres) codones STOP para aminoácidos en su lugar.

Aminoácidos no estándar

La gran mayoría de las proteínas se ensamblan a partir de los 20 aminoácidos enumerados anteriormente aunque algunos de estos pueden alterarse químicamente, por ejemplo, por fosforilación, en un momento posterior.

Sin embargo, se han encontrado dos casos en los que un aminoácido que no es uno de los 20 estándar es insertado por un ARNt en el polipéptido en crecimiento.

• selenocisteína. Este aminoácido está codificado por la UGA. La UGA todavía se usa como terminador de cadena, pero la maquinaria de traducción es capaz de discriminar cuándo se debe usar un codón UGA para selenocisteína en lugar de STOP. Este uso de codones se ha encontrado en ciertas Archaea, eubacterias y animales (los humanos sintetizan 25 proteínas diferentes que contienen selenio).
• pirrolisina. En varias especies de Archaea y bacterias, este aminoácido está codificado por la UAG. Aún no se conoce cómo sabe la maquinaria de traducción cuando se encuentra con UAG si insertar un ARNt con pirrolisina o detener la traducción.