Sustitución de sinónimos

Para palabras relacionadas con "sinónimo", consulte Sinónimo (desambiguación) .

Una sustitución sinónima (a menudo denominada sustitución silenciosa, aunque no siempre son silenciosas) es la sustitución evolutiva de una base por otra en un exón de un gen que codifica una proteína , de modo que la secuencia de aminoácidos producida no se modifica. Esto es posible porque el código genético está " degenerado ", lo que significa que algunos aminoácidos están codificados por más de un codón de tres pares de bases.; Dado que algunos de los codones para un aminoácido dado difieren en solo un par de bases de otros que codifican el mismo aminoácido, una mutación que reemplaza la base "normal" por una de las alternativas resultará en la incorporación del mismo aminoácido en el cadena polipeptídica en crecimiento cuando se traduce el gen. Las sustituciones y mutaciones sinónimas que afectan al ADN no codificante a menudo se consideran mutaciones silenciosas ; sin embargo, no siempre se da el caso de que la mutación sea silenciosa. ^{[1] [2] [3] [4] [5]}

Una mutación sinónima puede afectar la transcripción , el empalme , el transporte de ARNm y la traducción , cualquiera de los cuales podría alterar el fenotipo resultante , haciendo que la mutación sinónima no sea silenciosa. ^[3] La especificidad de sustrato del tRNA para el codón raro puede afectar el momento de la traducción y, a su vez, el plegamiento co-traduccional de la proteína . ^[1] Esto se refleja en el sesgo de uso de codones que se observa en muchas especies . Una sustitución no sinónimada como resultado un cambio en un aminoácido que puede clasificarse arbitrariamente como conservativo (un cambio a un aminoácido con propiedades fisicoquímicas similares ), semiconservador (p. ej., aminoácido con carga negativa o positiva ) o radical (aminoácido muy diferente).

Degeneración del código genético

La traducción de proteínas implica un conjunto de veinte aminoácidos . Cada uno de estos aminoácidos está codificado por una secuencia de tres pares de bases de ADN llamada codón . Porque hay 64 codones posibles, pero solo 20-22 aminoácidos codificados (en la naturaleza) y una señal de parada (es decir, hasta tres codones que no codifican ningún aminoácido y se conocen como codones de parada , lo que indica que la traducción debe detenerse) , algunos aminoácidos están codificados por 2, 3, 4 o 6 codones diferentes. Por ejemplo, los codones TTT y TTC codifican el aminoácido fenilalanina . Esto a menudo se denomina redundancia del código genético.. Hay dos mecanismos para la redundancia: varios ARN de transferencia diferentes pueden entregar el mismo aminoácido, o un ARNt puede tener una base oscilante no estándar en la posición tres del anti-codón, que reconoce más de una base en el codón.

En el ejemplo de fenilalanina anterior, suponga que la base en la posición 3 de un codón TTT se sustituyó por una C, dejando el codón TTC. El aminoácido en esa posición en la proteína seguirá siendo una fenilalanina. Por tanto, la sustitución es sinónima.

Evolución

Cuando ocurre una mutación sinónima o silenciosa , a menudo se asume que el cambio es neutral , lo que significa que no afecta la aptitud del individuo portador del nuevo gen para sobrevivir y reproducirse.

Los cambios de sinónimos pueden no ser neutrales porque ciertos codones se traducen de manera más eficiente (más rápida y / o con mayor precisión) que otros. Por ejemplo, cuando se introdujeron algunos cambios sinónimos en el gen de la alcohol deshidrogenasa de la mosca de la fruta, cambiando varios codones a sinónimos subóptimos, la producción de la enzima codificada se redujo ^[6] y las moscas adultas mostraron menor tolerancia al etanol. ^[7] Muchos organismos, desde bacterias hasta animales, muestran un uso sesgado de ciertos codones sinónimos. Tal sesgo de uso de codones puede surgir por diferentes razones, algunas selectivas y otras neutrales. En Saccharomyces cerevisiae , se ha demostrado que el uso de codones sinónimos influye en el ARNmestabilidad de plegamiento, con ARNm que codifica diferentes estructuras secundarias de proteínas prefiriendo diferentes codones. ^[8]

Otra razón por la que los cambios sinónimos no siempre son neutrales es el hecho de que las secuencias de exones cercanas a los límites exón-intrón funcionan como señales de empalme de ARN . Cuando la señal de corte y empalme es destruida por una mutación sinónima, el exón no aparece en la proteína final. Esto da como resultado una proteína truncada. Un estudio encontró que aproximadamente una cuarta parte de las variaciones sinónimas que afectan al exón 12 del gen regulador de la conductancia transmembrana de la fibrosis quística resultan en la omisión de ese exón. ^[9]

Ver también

• Relación Ka / Ks
• Mutación sin sentido
• Sustitución no sinónima
• Mutación puntual
• Código genético ampliado , donde se utilizan más de 20-22 aminoácidos codificados de forma natural

Referencias

1. Kimchi-Sarfaty, C .; Oh, JM; Kim, I.-W .; Sauna, ZE; Calcagno, AM; Ambudkar, SV; Gottesman, MM (26 de enero de 2007). "Un polimorfismo" silencioso "en el gen MDR1 cambia la especificidad del sustrato" . Ciencia . 315 (5811): 525–8. Código Bibliográfico : 2007Sci ... 315..525K . doi : 10.1126 / science.1135308 . PMID  17185560 . S2CID  15146955 .
2. Chamary, JV; Parmley, JL; Hurst, LD (febrero de 2006). "Silencio auditivo: evolución no neutral en sitios sinónimos en mamíferos". Nature Reviews Genética . 7 (2): 98–108. doi : 10.1038 / nrg1770 . PMID 16418745 . S2CID 25713689 .  
3. Goymer, Patrick (febrero de 2007). "Las mutaciones sinónimas rompen su silencio". Nature Reviews Genética . 8 (2): 92. doi : 10.1038 / nrg2056 . S2CID 29882152 . 
4. Zhou, Tong; Ko, Eun A .; Gu, Wanjun; Lim, Inja; Bang, Hyoweon; Ko, Jae-Hong; Uversky, Vladimir N. (31 de octubre de 2012). "Historia no silenciosa sobre sitios sinónimos en genes de canales de iones activados por voltaje" . PLOS ONE . 7 (10): e48541. Código bibliográfico : 2012PLoSO ... 748541Z . doi : 10.1371 / journal.pone.0048541 . PMC 3485311 . PMID 23119053 .  
5. Graur, Dan (2003). "Mutación de base única" (PDF) . En Cooper, David N. (ed.). Enciclopedia de la naturaleza del genoma humano . MacMillan. ISBN  0333803868.
6. Carlini, David B .; Stephan, Wolfgang (2003). "La introducción in vivo de codones sinónimos no preferidos en el gen Adh de Drosophila da como resultado niveles reducidos de proteína ADH" . Genética . 163 (1): 239–243. doi : 10.1093 / genetics / 163.1.239 . PMC 1462401 . PMID 12586711 .  
7. Carlini, David B. (2004). "La reducción experimental del sesgo de codones en el gen de la alcohol deshidrogenasa de Drosophila da como resultado una disminución de la tolerancia al etanol de las moscas adultas" . Revista de Biología Evolutiva . 17 (4): 779–785. doi : 10.1111 / j.1420-9101.2004.00725.x . PMID 15271077 . 
8. Kahali, Bratati; Basak Surajit; Ghosh Tapash Chandra (marzo de 2007). "Reinvestigar el uso de codones y aminoácidos del genoma de S. cerevisiae : una nueva perspectiva del análisis de la estructura secundaria de proteínas". Biochem. Biophys. Res. Comun . 354 (3): 693–9. doi : 10.1016 / j.bbrc.2007.01.038 . PMID 17258174 . 
9. Pagani, Franco; Raponi, Michela; Baralle, Francisco E. (2005). "Las mutaciones sinónimas en el exón 12 de CFTR afectan el empalme y no son neutrales en la evolución" . Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 102 (18): 6368–72. Código Bibliográfico : 2005PNAS..102.6368P . doi : 10.1073 / pnas.0502288102 . PMC 1088389 . PMID 15840711 .  .