Codigo genetico

Código Genético Universal y del Código del Mundo de RNA:
Representaciones
Algebraico-Geométricas
Por Marco V. José
Grupo de Biología Teórica
Proyecto de Genómica Evolutiva del Macroproyecto de Tecnologías para la Universidad de Información y Computación (MTUIC)
Uno de los eventos más importantes en la evolución de la vida en este planeta fue la aparición y evolución del código genético deDNA. Con ligeras variaciones de los códigos en mitocondrias y cloroplastos el código genético se considera prácticamente universal y ha regido toda forma viviente al menos desde el Último Ancestro Común Universal (UACU) (aproximadamente hace dos mil millones de años). El DNA se compone de cuatro bases nitrogenadas o nucleótidos que son la adenina (A), guanina (G), citosina (C) y timina (T). Elcódigo genético universal (CGU), consiste en la asignación de 64 codones (tripletes de nucleótidos) a 20 aminoácidos más una señal de paro. Por lo tanto existen códigos genéticos posibles. En 1968 Francis Crick (quien junto con James Watson ganó el Premio Nobel por dilucidar la estructura de doble hélice del DNA) se preguntó si debía haber algo especial en el CGU que gobierna toda la vida que hay en elplaneta. Crick concluyó que el CGU no era más que un simple “accidente congelado”. Este concepto no está lejos de la idea de que alguna vez hubo una “era de milagros”. El entendimiento del origen y la evolución del código genético, representa uno de los más fascinantes retos de la Biología Teórica.
La pregunta de qué fue primero si el DNA o la proteína, se resolvió con el descubrimiento del RNAcatalítico. Hasta 1982 se pensaba que todas las enzimas eran proteínas. Sin embargo, con el descubrimiento de enzimas de RNA o ribozimas realizado por Sydney Altman y Thomas Cech (ambos Premios Nobel) a principios de la década de los ochentas cambió para siempre la manera en la que los biólogos conciben el origen y evolución de las primeras células. Dado que el RNA tiene la capacidad tanto dealmacenar información genética como la de realizar funciones catalíticas (las tareas de genotipo y fenotipo en una sola molécula) se considera en la actualidad que hubo una transición durante la evolución en la que la vida estaba basada esencialmente en el RNA. Las proteínas catalizan y el DNA almacena información, mientras que el RNA puede llevar a cabo ambas funciones. Este período se conoce como elMundo de RNA, en el que el fenotipo se derivaba de las propiedades catalíticas del RNA (ribozimas) y la información genética residía exclusivamente en moléculas de RNA probablemente con un patrón RNY (donde R representa a las purinas adenina (A) y guanina (G), y a las pirimidinas citosina (C) y uracilo (U), y N cualesquiera de ellas).
En organismos contemporáneos se pueden encontrarreminiscencias del RNA ancestral en su maquinaria de replicación, en los componentes del procesamiento del RNA y en el aparato de traducción. El determinar el origen y la evolución del CGU no es una tarea fácil, ya que no existen etapas intermedias o rutas metabólicas fósiles entre el Mundo de RNA y el UACU. La evolución del CGU se ha basado en búsquedas de simetrías examinando el RNA de transferencia (tRNA),y/o las aminoacil-tRNA sintetasas, o mediante métodos filogenéticos o por métodos algebraicos y geométricos.
Con la finalidad de dilucidar cómo pudo haber evolucionado el CGU, en este proyecto de Genómica Evolutiva se han realizado investigaciones sobre representaciones Algebraico-Geométricas del CGU y del código del Mundo de RNA y se han elaborado modelos matemáticos, del conjunto de los 64tripletes que utiliza el CGU y de los 16 tripletes que corresponden al código del Mundo de RNA.
Una propiedad del código universal es que utiliza 61 codones para decodificar los 20 aminoácidos cuyas secuencias conforman a las proteínas, mientras que el código de RNA decodifica sólo ocho de esos 20 aminoácidos. En la representación algebraica o aritmética, a cada nucleótido se le asigna un duplete...