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 es " 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 reemplace 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 ARNt para el codón raro puede afectar el momento de la traducción y, a su vez, el plegamiento cotraduccional 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 el aminoácido que puede clasificarse arbitrariamente como conservativo (un cambio a un aminoácido con propiedades fisicoquímicas similares ), semiconservador (p. ej ., aminoácido con carga negativa a positiva ) o radical (aminoácido muy diferente).
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 anticodón, que reconoce más de una base en el codón.
En el ejemplo anterior de fenilalanina, 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 lo tanto, la sustitución es sinónima.
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 sinónimos pueden no ser neutrales porque ciertos codones se traducen más eficientemente (más rápido 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, se redujo la producción de la enzima codificada [6] y las moscas adultas mostraron una 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 que prefieren diferentes codones. [8]