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...