código genético y síntesis de proteínas
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El descubrimiento de la síntesis de proteín as y el código genético es producto de un proceso complejo donde intervinieron varias disciplinas La fig figura ura final fin al de cómo ocurre oc urre la sint sintesis esis de proteina prot einas s se logro a mediados de 1960 Ese proceso implico 1. Determinar la na turaleza del material heredita hered itario rio (1944 (19 44 – 1953 1953;; Aver Avery, y, Hershey y Chase) Chase) 2. Concepto d e que un ge n codifica para un a enzima enz ima (1941 (1 941 – 195 1955, 5, Bea Beadl dle e y Tatu Ta tum, m, Led Leder erber berg) g) 3. Rol de d e los lo s acid ac idos os nuc nucle leic icos os en e n la si sinte ntesis sis de proteina prot einas s (1939 – 195 1955; 5; Brac Brachet, het, Sonneborn, 4. Es Estruc tructura tura de los acidos ac idos nucle nucleicos icos (1938 (193 8 1953; Atsbury, W atson y Crick) Crick)
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Elucidación del código genético
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Alexan der Dounce, 1952
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P odemos pensar el mensaje genético como un largo número escrito con 4 caracteres que h ay que traducir a otro escrito con 20 Ga m o w 1 9 5 4
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Dipeptidos 20 x 20 = 400 Secuencia 4 4 = 256
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Codigo combinatorio Crep(4,3)=20
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Codigo sin comas
Esta asignacion permite 20 tripletes con sentido
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Sistema rI I
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Benzer y la estructura fina del gen y la genetica molecular
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Crick y su sentido de la publicidad (J acob, 1988)
Hipotesis de la secuencia Una secuencia de nucleotidos (gen) se corresponde con una secuencia de aminoacidos (proteina) Dogma central de la biologia molecular Una vez que la informacion fluye a la proteina no puede salir de`ella.
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Crick las fases o marcos de lectura y la mutagénesis 1961
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Hasta aquí llegamos con la teoria y la genetica La quimica habia estado presente en los trabajos de estas lineas desde siempre. En general eran practicadas por grupo s diferentes. P ero en los 50s fue cambiando. Se empiezan hacer experimentos de quimica tradicionales (purificaciones, ensayos enzimaticos, identificacion de compuestos) y el uso de marcadores radiactivos. Se comienzan a inte grar los resultados y a compartir los trabajos por los diferentes investigadores.
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Un ejemplo lindo: Crick, Holley, la molécu la adaptadora, el sARN y el nacimiento del tARN
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En los cincuenta se desarrollaron varias tecnicas bioquimicas Ensayos enzimaticos con nucleotido fosforilasas Sistemas libres d e celulas Aislamiento e identificacion de polimerasas Marcado con isotopos radiactivos
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Llega la bioquímica pesad a de la mano de Marshall Nirenberg
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Variando la concentración de nucleótidos
RELATIVE
CODON
FREQUENCY
AAA
0.579
100
AAU
0.116
20
AUA
0.116
20
UAA
0.116
20
AUU
0.023
4
UAU
0.023
4
UUA
0.023
4
UUU
0.00463
1
FREQUENCY
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Ensayo de ligamiento del triplete
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Así cualquiera: síntesis de ARN de sequencia conocida por Gobind Khorana
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Charles Yanofsky y la colinearidad
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El código es: -degenerado -no ambiguo -casi universal -tripletes, no solapado y sin comas
El co dig o ge netico h oy -Variaciones del codigo genetico -Origen del codigo genetico -Nuevos aminoacidos geneticamente codificados
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Variaciones en el código estándar
- Hipótesis del ‘codon capture’ - Hipotesis de ‘codon competition’
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Origen del codigo genetico
-Accidente congelado ‘frozen accident’ (Crick, 1971) -Hipotesis de co-evolucion del codigo genetico, la sintesis bioquimica de los aminoacidos acompano la asignacion de codones (Wong, 1975) -Aminoacidos fisicoquimicamente similares tienen codones similares. (W oese, 1967)
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Que relacion hay entre las mutaciones y los cambios de aas?
-Diferencia media de los cuadrados: -polaridad de los aas. -sustituciones puntuales
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El código genético es 1 en un millón (Freeland y Hu rst, 1998)
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Optimo para estabilidad de proteinas y frecuencias de aminoacidos
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NUEVOS AA S Selenocisteina y pirrolisina MODIFI CACI ONES ARTI FI CI ALES Introduccion de nuevos aas
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Selenocisteina
O
O
HO
SeH
HO
SH
NH2
NH2 Cisteína pKa = 8.0
Selenocisteína pKa = 5.2
O
O Se
O NH3
SH
O NH3
Utiliza UGA y una maquin aria de decodificacion especifica Se encuentra en los tres dominios aun que en un juego de proteinas reducido (selenoproteinas)
El elemento SECIS reprograma traduccionalmente el codón UGA
Sec
ACU UGA 5´
elemento SECIS
3´
La descodificación requiere un factor de elongación específico para Sec
EF-Sec (selB )
La síntesis de Sec ocurre sobre el tRNASec Sec
Ser Sec sintasa (selA)
Seril tRNA sintasa
Ser
ACU tRNASec (selC )
selenofosfato ACU
ACU Selenofosfato sintetasa (selD )
ATP
selenuro
Genes involucrados en la incorporación de Sec
. selA :
Sec sintasa
. selB :
Factor de elongación específico
. selC :
tRNASec
. selD :
Selenofosfato sintetasa
