La genética de este microorganismo se salta todas las reglas

La genética es un campo de estudio muy complejo y comparable, en muchos aspectos, a aprender un idioma. En el núcleo de cada célula se encuentran las moléculas de ADN, una especie de libro de instrucciones que contiene toda la información que la célula necesita para sobrevivir. En cada organismo, las instrucciones son distintas, y en cada célula de nuestro cuerpo, la información genética que se expresa también varía ligeramente. Es decir, aunque en nuestro cuerpo todas las células tienen el mismo “libro” para diferenciar una neurona de una célula hepática, cada una “lee” el trozo que le interesa.

Cada organismo lee su libro

Para diferenciar entre un humano y un perro, el libro de instrucciones cambia considerablemente. Compartimos aproximadamente un 84% de los genes con ellos, es decir, muchas de las instrucciones que las células son similares en perros y en humanos. Pero no nos dejemos engañar por un porcentaje que puede parecer elevado. Los humanos también compartimos aproximadamente un 60% de los genes con un plátano, por lo que los cambios en este porcentaje tienen un enorme impacto en el organismo.

Hasta ahora se pensaba que las células leían de las misma forma sus libros de genes. Es decir, la cadena de ADN está formada por 4 eslabones, que son las moléculas Adenina, Citosina, Timina y Guanina (A, C, T y G). Las cadenas tienen cientos de miles de millones de estas letras ordenadas de formas muy concretas que dan lugar a los genes, es decir, cada una de las instrucciones. Ahora bien, la célula no lee nucleótido a nucleótido. Para leer el código genético, la célula lee de 3 en 3, y cada combinación de 3 nucleótidos se llama codón. Esto permite tener 27 combinaciones distintas, que para los 20 aminoácidos que forman las proteínas, es más que suficiente.

Cómo leer un gen

Para leer un gen, la célula busca un codón de inicio, que empieza con la combinación ATG. Una vez lo encuentra, empieza la transcripción del ADN a ARN. Esta transcripción se lleva a cabo hasta que se encuentra con la combinación de nucleótidos TAA, TAG o TGA. Una vez la maquinaria se topa con uno de estos codones de parada, deja de leer, y el ARN puede salir del núcleo de la célula e ir a uno de los orgánulos denominados ribosomas, donde cada codón será traducido a un aminoácido concreto. La unión de cientos, o miles de aminoácidos forman las proteínas que las células necesitan para vivir. Este es el dogma de la biología: ADN se transcribe a ARN y se traduce a proteínas.

Ahora bien, en biología siempre hay una excepción. Al igual que los mamíferos son vivíparos menos el ornitorrinco y los equidna, que ponen huevos, hay un filo animal que ha decidido saltarse las reglas de la biología en el caso de la genética. Este organismo es un protista denominado Oligohymenophorea sp. PL0344 y, en su código genético, solo TGA es un codón de stop.

El organismo aprendió a leer mal

Como hemos comentado anteriormente, en el resto de los organismos TAA y TAG son codones de parada. Es decir, cuando la maquinaria de lectura del ADN llega a uno de estos codones, deja de realizar la transcripción porque ya se ha producido el ARN requerido. En cambio, en Oligohymenophorea estos codones codifican para el aminoácido lisina y ácido glutámico respectivamente.

En el laboratorio del Dr. McGowan quedaron muy sorprendidos con el descubrimiento. No solo es que TAA y TAG no sean codones de stop, algo que ya se había observado en algunos microorganismos contados. En Oligohymenophorea,se trata del único caso en el que estos dos codones están ligados a aminoácidos distintos. Esto rompe, incluso, alguna de las reglas que conocíamos acerca de la transcripción, porque como comentábamos, estos aminoácidos siempre se han encontrado ligados. Es decir, que en los organismos en los que TAA y TAG no son codones de parada, siempre codificaban para el mismo aminoácido. Hasta ahora.

Se trata de un fascinante tema que requerirá del estudio de más especies similares y, en general, del reino taxonómico de los protistas. En la actualidad, muchos grupos de investigación tratan de “hackear” el código genético para poder crear nuevas terapias a enfermedades incurables. Sin embargo, la naturaleza ya lo había hecho mucho antes que nosotros. Por ello, la búsqueda de nuevos microorganismos puede allanar el camino al futuro, enseñándonos sus secretos guardados y bien protegidos.

QUE NO TE LA CUELEN:

• Los protistas son todas las células eucariotas que no son ni animales, ni plantas, ni hongos. Según se va conociendo más de las especies, se van asignando a otros grupos más específicos. Actualmente el reino protista es un término cada vez más en desuso.
• El ADN está formado por dos hebras que se enrollan. Una de ellas es la denominada “molde” y la otra la complementaria. Los nucleótidos se enlazan entre las hebras de la siguiente forma: Adenina se une a Timina y Citosina a Guanina.
• La hebra de ARN generalmente solo tiene una cadena y, en ella, la Timina es sustituida por el nucleótido Uracilo.

Referencias (MLA):

• McGowan J, Kilias ES, Alacid E, Lipscombe J, Jenkins BH, Gharbi K, et al. (2023) Identification of a non-canonical ciliate nuclear genetic code where UAA and UAG code for different amino acids. PLoS Genet 19(10): e1010913. https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1010913