Los científicos exploraron las bases de datos públicas de ARNm y proteínas para desentrañar los significados ocultos del código genético. Utilizando una métrica derivada de la composición del codón de ARNm, descubrieron cómo la elección de la secuencia de genes puede predecir diferentes aspectos de la síntesis de proteínas, como la eficiencia en la producción de proteínas. El estudiopodría ayudar al desarrollo de nuevas aplicaciones biotecnológicas de genes y proteínas.
Hoy en día, miles de bases de datos con datos biológicos están disponibles públicamente. Incluyen datos sobre secuencias de genes y proteínas y mediciones detalladas de diferentes parámetros celulares, como las cantidades exactas de todas las proteínas producidas y degradadas por una célula dada en diversas condiciones experimentales.Investigadores brasileños exploraron bases de datos públicas de ARNm y proteínas y descubrieron cómo la elección de la secuencia de genes puede predecir diferentes aspectos de la síntesis de proteínas, como la eficiencia en la producción de proteínas. Investigación de ácidos nucleicos , podría ayudar al desarrollo de nuevas aplicaciones biotecnológicas de genes y proteínas.
La información genética contenida en el núcleo celular en forma de ADN se copia en ARN mensajeros ARNm. A diferencia del ADN, los ARNm son moléculas dinámicas e inestables que abandonan el núcleo y son traducidas por los ribosomas, las máquinas moleculares capacespara convertir una secuencia de nucleótidos que producen ARN y ADN en una secuencia de aminoácidos que forman proteínas. Cada aminoácido corresponde a una o más combinaciones de 3 nucleótidos, o codones. Porque el mismo aminoácido puede traducirse de diferentescodones, el código genético se describe como degenerado o redundante.
Los científicos ya saben que aunque la misma proteína se puede producir a partir de secuencias de genes alternativas, algunas combinaciones dan como resultado rendimientos de proteína más altos. También saben que los codones óptimos y los codones no óptimos pueden disminuir o mejorar la degradación de ARNm, respectivamente. Diferentes grupos tienenmidió la producción de ARNm y las tasas de degradación, pero, sorprendentemente, hay muchas desviaciones en los datos.
Los científicos brasileños sintetizaron datos aparentemente dispares y ampliaron nuestro conocimiento sobre cómo la elección de la secuencia de genes puede predecir diferentes aspectos de la síntesis de proteínas, como la estabilidad del ARNm y la eficiencia de la producción. Un grupo de investigación dirigido por Fernando Palhano y Tatiana Domitrovic en la Universidad Federal deRío de Janeiro utilizó una métrica derivada de la composición de codones de ARNm para comparar los datos existentes con diferentes parámetros celulares. Descubrieron que esta métrica se correlacionaba bien con la abundancia de proteínas y la eficiencia de producción de proteínas, lo que indica los conjuntos de datos de descomposición de ARNm más coherentes. Su trabajo reiteró que la degradación de ARNmestá de alguna manera conectado con la eficiencia de producción de proteínas. "Incluso las proteínas necesarias en altos niveles bajo condiciones específicas, como la respuesta al estrés, tienen su secuencia de genes optimizada para una traducción eficiente", dice Fernando Palhano.
Fernando y Tatiana trabajaron con Rodolfo Carneiro y otros colegas, quienes identificaron un grupo de proteínas de baja abundancia codificadas por un subconjunto de codones no óptimo. Como muestran en su artículo publicado en Investigación de ácidos nucleicos , la elección del codón es vital no solo para garantizar una alta producción de proteínas, sino también para reducir la producción de proteínas que deben producirse en cantidades mínimas, como las proteínas reguladoras.
La cantidad de proteína producida en una célula es crucial para mantener la función del organismo: "Muchas enfermedades humanas son causadas por una producción de proteínas ineficiente o desequilibrada, como la fibrosis quística y el cáncer", dice Tatiana. Ella agrega que "desde un punto de vista prácticoperspectiva, comprender la relación entre la secuencia genética y la producción de proteínas puede tener un profundo efecto tanto en la medicina como en la bioingeniería ".
Los autores señalan que muchas mutaciones de ADN "silenciosas", es decir, mutaciones que alteran la secuencia del codón, pero no el aminoácido codificado, pueden conducir a modificaciones significativas en las tasas de producción de proteínas, lo que podría conducir a la enfermedad. Al seleccionar cuidadosamentela secuencia de genes uno puede sintonizar finamente la producción de proteínas y aumentar las aplicaciones biotecnológicas de genes y proteínas.
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Materiales proporcionados por Instituto Nacional de Ciencia e Tecnología de Biología Estrutural e Bioimagen INBEB . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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