19 mayo 2006

La selenocisteína

(Artículo escrito para una clase de Biología Molecular)

SELENOCISTEÍNA Y EL CODÓN ÓPALO

La visión simplista y rígida del código genético, como una tabla de correspondencias entre codones y aminoácidos proteicos, ha quedado obsoleta. Hasta hace dos décadas, tan sólo se conocían veinte aminoácidos proteicos. Fue entonces cuando la selenocisteína entró en escena, convirtiéndose en el aminoácido verdugo de dicha concepción.

Como todo aminoácido proteico, la selenocisteína cuenta con un tRNA propio. Sin embargo, éste difiere de cualquier otro conocido hasta el momento en cuanto a longitud y transcripción. Desafiando a nuestra lógica, el transferente no se une a selenocisteína sino al aminoácido serina. Posteriormente, el enzima selenocisteína sintasa cataliza la formación de selenocisteil-tRNA a partir del complejo anterior. Pero, ¿qué triplete codifica para éste aminoácido seleniado?

Los denominados “codones sin sentido” dejan de serlo si se leen atendiendo a sus contextos correspondientes. El triplete UGA, también llamado ópalo, codifica para selenocisteína, siempre y cuando exista en el mensajero un elemento SECIS (secuencia de inserción de selenocisteína). De no existir, UGA codificaría, en principio, para la terminación.

De carácter heterogéneo, SECIS se encuentra en la región 3’UTR del mRNA de arqueas y eucariotas. En bacterias, sin embargo, este elemento está situado inmediatamente aguas abajo del codón ópalo. Además, cabe citar la importancia de otros motivos presentes en el mensajero, de bases adyacentes a dicho codón y de diversos factores proteicos. Los niveles de selenio también cobran relevancia, así como los requerimientos diferenciales y jerárquicos de este elemento por parte de las diferentes selenoproteínas, ya sean de la misma célula o de diferentes tejidos, en el caso de organismos pluricelulares. ¿Qué características tienen las llamadas selenoproteínas?

Estos polipéptidos constituyen una familia, mayoritariamente enzimática, y presentan a la selenocisteína como residuo; residuo que, normalmente, pertenece al centro catalítico. El ya citado selenocisteil-tRNA tiene su diana de acción en esta familia de manera exclusiva. En bacterias y arqueas, las selenoproteínas participan en reacciones catabólicas y de oxidación-reducción. En eucariotas, tienen funciones antioxidantes y participan en procesos anabólicos.

Arqueas, bacterias y eucariotas. La selenocisteína aparece como aminoácido proteico en todos los dominios de la vida. Levaduras y plantas superiores carecen de ella, ¿o quizás no? Es muy probable que aún no hayamos detectado su presencia...

Volvamos a la traducción. Es posible que exista un complejo supramolecular que incorpore ribosomas, mRNAs, factores de elongación, aminoacil-tRNAs y aminoacil-tRNAs sintetasas. En el caso de selenoproteínas tendría como fin aumentar la eficiencia de inserción de selenocisteína, frente a la posibilidad de que ópalo codifique para terminación. ¿Existe el selenosoma como tal?

En eucariotas, esta estructura se conformaría desde la primera ronda de traducción. De esta manera, un codón UGA perteneciente al ORF (marco de lectura abierto) quedaría prefijado para codificar selenocisteína. De lo contrario, sería tratado como un PTC (codón de paro prematuro) y el mensajero se degradaría vía NMD (degradación mediada por codones sin sentido).

Es de justicia hablar del segundo en discordia. Descubierto recientemente, la pirrolisina es otro aminoácido proteico. Tan raro como misterioso, su codificación está mediada por otro “codón sin sentido”, el codón UAG o ámbar. El debate en torno a la posible existencia de un elemento análogo a SECIS está abierto. La pirrolisina se presenta en un número escaso de arqueas metanogénicas, hecho que hace pensar en que entró a formar parte del código genético recientemente. Como en el caso de la selenocisteína, este aminoácido se encuentra en el centro activo de las enzimas de las que forma parte. En los organismos que la presentan, puede que exista un alto grado de recodificación puesto que la gran mayoría de los codones ámbar codifican para este aminoácido. Desconcertante es el caso de una especie de bacteria. Presenta pirrolisina y selenocisteína, y no parece que haya sufrido transferencia horizontal de genes...

Especulemos. Probablemente, la selenocisteína se hizo un hueco en el código de la vida después de que éste se constituyese pero antes de la división de los seres vivos en los tres dominios actuales. El resultado fue un código más versátil... ¿Nos aguardan más aminoácidos no proteicos por descubrir? ¿Es posible generar un código genético artificial para explotar las propiedades fisicoquímicas de otros aminoácidos?


Codones sin sentido. Ámbar, ópalo y ocre. Las joyas del código genético también intervienen en sorprendentes traducciones no convencionales, regidas por diversos elementos en “cis” y “trans”... La selenocisteína sólo fue el principio, sólo nos retiró la venda de los ojos...

27 comentarios:

Anónimo dijo...

Holaaa!!Keria decirte que me gustan muxo tus articulos de biologia y sobre todo,k me estan ayudando muxo y no solo ami,sino tb a mis compañeros de la uni a hacer los trabajos para una asignatura.MUxas gracias x la informacion!!besitossss

Marco de Mesa Cáceres dijo...

Hola anónimo, jeje. Me alegro mucho de que te gusten los artículos y más aún de que os ayuden. A ver si los vais a copiar eh... :)

Respecto a la asignatura que mencionas, me imagino que será una de Alberto... ¿Eres de Biología o de Química?

Por último decirte que te animo a que sigas leyendo el blog... Parece que cada vez más gente lo lee. Muchas gracias.

Anónimo dijo...

Holap!! Me presento soy una alumna de Química en Alcalá de Henares ^^, mucho gusto ;P. Quería agradecerte el blog que tienes de verdad que es impresionante, me/nos ayuda mucho a entender los temas que nos proponen en la asignatura ^` pero tranquilo, que no nos copiamos... y si lo hacemos, te citamos ;D. El resto del blog está muy muy bien lo que más me ha gustado han sido las fotos :D. Aparte tienes una forma de escribir muy buena... sigue así que vas genial y paece que el lo tuyo, recomendaré a gene que conozco qeu entre ^^ si quieres claro..... Un placer y cuídate ;D!

Marco de Mesa Cáceres dijo...

Muchísimas gracias querida Anónima por todo lo que me escribes. La verdad, he recibido varios correos ya de compañer@s tuyos en la misma línea. A mi me llena de orgullo pero no sé yo cómo le sentará a vuestro profe... Cuando me lo propusieron un día en clase no pensé en que algún día le serviría a alguien. Dadle recuerdos a Alberto de mi parte.

Un saludo y muchas gracias de nuevo

Anónimo dijo...

Hola!
Yo también soy un alumno de Química en la Universidad de Alcalá. Solo escribía para felicitarte por tus trabajos y decir que son de gran ayuda para los trabajos que nos mandan en Biología.

Un saludo.

Marco de Mesa Cáceres dijo...

Muchísimas gracias a ti también. Me alegra que os sea útil. Os animo a que os sigais pasando por aquí cuando acabeis la asignatura.

Un saludo.

Anónimo dijo...

Gracias por toda la informacion y trabajo que pones a disposicion de todos los que estamos empezando en este mundillo de la ciencia :D

Marco de Mesa Cáceres dijo...

No hay de que. Espero que disfruteis tanto de la ciencia como lo hago yo. Un saludo desde el rincón.

Marco

Anónimo dijo...

ola marco!!!estoy estudiando en la universidad de quimica de alcala de henares...solo dcirte q la nota q me saqe en biologia (por ahora está bastante bien) es gracias a ti y a tu blog, creeme que ni yo ni muchas compis mios podriamos haber entendido ni la mitad de los trabajos sino hubiera sido por tu blog y porque nos cuentas las cosas de una forma clara e interesante!! ENHORABUENA!! y por supuesto gracias! no dejes nunca de escribir en el blog porque nos facilitas la vida a muchos!!
PD: es muy fuerte que conozcas a Alberto! ah! y no le puede sentar mal que tengamos los trabajos bien!!

Marco de Mesa Cáceres dijo...

Madre mía... Al final me vais a canonizar. Parezco el libro gordo de Petete...

A ver, supongo que lo sabréis... Yo tuve a Alberto en Biología Molecular II (Biología) hace casi tres años. La idea del blog se fraguó en esas clases. De hecho, él fue una de las personas que me animó a comenzarlo. Además, me consta que piensa que ando perdiendo el tiempo no dedicándome a ésto de manera profesional o semiprofesional. No sé yo...

Por cierto, me podríais decir cómo os llamáis. No hago más que responder anónimos, jeje.

Daros todos por saludados aunque no tengo ni idea de quiénes sois y saludad también a Alberto de mi parte. Decidle que me va bien, que estoy en un laboratorio de investigación intentando aprender todo lo que puedo.

Un saludo.

Marco

Anónimo dijo...

Hola Marco somos Marta y Carlos y estamos haciendo la misma asignatura que hiciste tu hace 3 años, no nos copiamos de tus trabajos aunque nos gustan mucho como referencia. T emandamos un saludo muy fuerte desde la UAH, por cierto a Alberto le gusta mucho tu idea, saludos.

Marco de Mesa Cáceres dijo...

Hola Marta, hola Carlos,

Muchísimas gracias por vuestro comentario. Entiendo que la idea a la que os referís es la de escribir en este pequeño rincón, ¿no?

Por cierto, a mi también me gustaría "aprovecharme" de vosotros... Si en el transcurso de vuestras búsquedas bibliográficas descubrís alguna noticia revolucionaria o cualquier cosa que os parezca interesante, me avisais.

Saludos,

Marco

hector dijo...

hola!
mucho gusto, en verdad me gusto mucho el articulo y la narrativa.
Pero disculpa la pregunta. Lo que sucede es que uno de mis maestros me pidio que investigara cual es el pKa de la pirrolisina y de la selenocisteina.
Y he buscado en muchos otros sitios pero no encuentro nada solo generalidades acerca de estos.
Espero tengas la respuesta de antemano gracias.

Marco de Mesa Cáceres dijo...

Hola Héctor,

Muchas gracias por tu comentario.

Estado mirando un poco por la red y sólo he encontrado el pKa de la selenocisteína. En un artículo figura que es 5.2.

Aquí te dejo la referencia del artículo y un enlace directo a él.

Paul R Copeland. Making sense of nonsense: the evolution of selenocysteine usage in proteins. Genome Biol. 2005; 6(6): 221.

http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?artid=1175963

Un abrazo.

Marco

MARIO 98 dijo...

Hola, me pareció intersante tu Blog me ha servido mucho al recordar conceptos dados por mi profesor de Biologia Molecular. Soy estudiante de Medicina en Panamá y es realmente increíble lo podemos hallar en el impresionante mundo celular... Voy a poner tu blog entre mis favoritos y seguir la pista a las investigaciones pues me ayudar mucho a retomar conceptos. Saludos desde Panamá...
PD. Me llamo Mario

Marco de Mesa Cáceres dijo...

Muchas gracias, Mario. Me alegro de que te guste el rincón y te animo a que sigas pasándote por aquí y haciendo comentarios.

Un saludo,

Marco

Anónimo dijo...

muchas gracis por tus aportes m ayudaron kon mi tarea de bioquimica.

Marco de Mesa Cáceres dijo...

Muchas gracias por tu comentario. Me alegro de haberte ayudado con este artículo.

Un saludo,

Marco

Miguel dijo...

Amigo Marco te saludo desde Uruguay,he leido algunos de tus articulos, debo agradecerte y felicitarte por compartir con nosotros algunos de tus conocimientos. un abrazo

Marco de Mesa Cáceres dijo...

Muchísimas gracias por tu comentario, Miguel. Me alegro de que te guste el blog.

Otro abrazo,

Marco.

Anónimo dijo...

hola marcos:
estoy en kimica en la uah y no te puedes ni imaginar la ayuda ke me ha prestado tu blog en los trabajos de biologia de alberto. gracias a ti estoy aprovando asi ke gracias.

Marco de Mesa Cáceres dijo...

Gracias a ti por entrar y darte una vuelta por aquí. Ah, y es Marco, de ahí el nombre del rincón. Es que si no lo digo reviento...

Un saludo,

Marco

María dijo...

Marco, no te imaginas como me ha gustado encontrarme hoy con tu mar. Muchísimas gracias, creo que me acostumbraré a visitarte con regularidad si no te importa y aprenderé de ti. Salud :-)

Marco de Mesa Cáceres dijo...

María, muchísimas gracias por tu comentario. Me alegro mucho de que te sientas tan cómoda en el rincón. Cualquier sugerencia será bien recibida.

Un saludo.

Anónimo dijo...

Hola Mario enorabuena por tu blog. Soy estudiante de quimica en la uah y ya alberto nos advierte que si copiamos del rincon de Mario tenemos un -5 jaja pero aun así nos sirves de ayuda para comprenderlo mejor. ;)

Anónimo dijo...

ups , Marco en vez de Mario xD

Marco de Mesa Cáceres dijo...

Muchas gracias por tu comentario. Me alegro de que algo que lleva escrito seis años y medio siga tan vivo hoy.

Un saludo,

Marco