Síntesis de proteínas: transcripción, traducción y código genético

Del gen a la proteína

Las proteínas hacen casi todo el trabajo de la célula: son enzimas, hormonas, anticuerpos o piezas de construcción. Cada proteína es una cadena de aminoácidos, de veinte tipos distintos, y su orden decide su forma y su función. Ese orden está escrito en un gen. Como el ADN no sale del núcleo, la información viaja en una copia, el ARN mensajero (ARNm): la información fluye del ADN al ARN y del ARN a la proteína.

Transcripción: del ADN al ARN mensajero

En el núcleo, la enzima ARN polimerasa abre el ADN en la zona del gen y va leyendo una de sus hebras, la hebra molde, en sentido 3′ → 5′. Frente a cada base coloca la complementaria del ARN: U frente a A, A frente a T, C frente a G y G frente a C. El ARNm que sale se fabrica en sentido 5′ → 3′ y tiene la misma secuencia que la otra hebra del ADN, la codificante, con U en lugar de T. En las células eucariotas, el ARNm se recorta antes de salir del núcleo por los poros de su envoltura.

Traducción: el ribosoma une los aminoácidos

En el citoplasma, el ribosoma se coloca sobre el ARNm y lo recorre leyendo sus bases de tres en tres: cada triplete es un codón. Los ARN de transferencia (ARNt) traen los aminoácidos; cada uno tiene en un extremo tres bases, el anticodón, que se empareja con un codón del ARNm que significa su aminoácido, y en el otro, ese aminoácido. El ribosoma une cada aminoácido nuevo a la cadena que va creciendo y avanza un codón; el ARNt que se queda vacío se suelta.

La traducción empieza en el codón AUG, que codifica la metionina, y termina al llegar a uno de los tres codones de parada (UAA, UAG o UGA), que no tienen ARNt: entonces la proteína se suelta y se pliega. En la lámina, los colores de las bases siguen el mismo código que la del ADN, con el amarillo para el uracilo.

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1. 1Subunidad mayor del ribosoma
2. 2Subunidad menor del ribosoma
3. 3ARN mensajero
4. 4Codón
5. 5Anticodón
6. 6ARN de transferencia
7. 7Aminoácido
8. 8Proteína en formación
9. 9ARNt vacío que se va
10. 10Extremo 5′ del ARNm
11. 11Extremo 3′ del ARNm

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El código genético

La tabla del código genético dice qué aminoácido corresponde a cada uno de los 64 codones posibles (4 · 4 · 4). Es casi universal: el mismo en bacterias, plantas y personas, y por eso se puede hacer que una bacteria fabrique insulina humana. Está degenerado: casi todos los aminoácidos tienen varios codones (la leucina, seis), y solo la metionina y el triptófano tienen uno. Y no es ambiguo: cada codón significa una sola cosa. Para buscar un codón en la tabla, localiza la fila de sus dos primeras bases y la columna de la tercera. La hoja de la ficha en PDF trae la tabla clásica, de 4 × 4: la primera base, en la fila de la izquierda; la segunda, en la columna de arriba, y la tercera, a la derecha.

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Mutaciones puntuales

Un cambio en una sola base del gen es una mutación puntual, y su efecto depende de cómo cambie el codón. Si el codón nuevo significa el mismo aminoácido, la mutación es silenciosa y la proteína no cambia. Si cambia el aminoácido, es de sentido erróneo: la proteína puede funcionar igual, peor o nada. Si aparece un codón de parada, es sin sentido y la proteína sale cortada. Y si se gana o se pierde una base, todos los codones siguientes se leen mal: es un desplazamiento del marco de lectura, casi siempre grave.