El tronco anticodón de ARNt corto y el eRF1 mutante permiten detener la reasignación del codón

Área de la Ciencia:

• Biología molecular
• La genética
• Biología evolutiva

Sus antecedentes:

• El código genético estándar utiliza codones específicos como señales de parada durante la traducción.
• Algunos organismos, particularmente los protistas, han reasignado estos codones de parada para codificar aminoácidos, alterando los principios biológicos fundamentales.
• Comprender los mecanismos detrás de la reasignación del codón de parada es crucial para comprender la expresión génica y la evolución.

Objetivo del estudio:

• Para investigar los mecanismos de la reasignación del codón de parada en el trypanosomatid no descrito anteriormente, Blastocrithidia sin parar.
• Identificar las adaptaciones genéticas y moleculares específicas que permiten el uso de codones de parada como codones de sentido.
• Explorar la conservación evolutiva y la universalidad de estos mecanismos en los eucariotas.

Principales métodos:

• Análisis de codones de parada en el marco en 7.259 genes codificadores de proteínas de Blastocrithidia sin parar.
• Identificación y caracterización de nuevos tRNA (tRNA^Glu, tRNA^Trp) involucrados en la reasignación del codón de parada.
• Ingeniería y expresión de variantes de ARNt en diferentes especies (B. nonstop, Trypanosoma brucei, Saccharomyces cerevisiae) para estudiar su función.
• Análisis de mutación del factor de liberación 1 en B. sin parar.

Principales resultados:

• Los codones de parada dentro del marco están subrepresentados en genes altamente expresados en B. nonstop; UAA es el único codón de terminación.
• La reasignación de los codones UAG y UAA implicó nuevos tRNA cognados.
• La reasignación de UGA se produjo a través de un tronco anticodón acortado (4 pares de bases) de tRNA^Trp_CCA, lo que permitió la incorporación de triptófano.
• Las variantes de tRNA^Trp diseñadas mostraron una mayor lectura en múltiples especies.
• Un factor de liberación mutado 1 en B. continuamente restringió específicamente el reconocimiento de UGA, mejorando la reasignación.

Conclusiones:

• Blastocrithidia nonstop utiliza un mecanismo único para detener la reasignación del codón UGA a través del acortamiento del tallo anticodón del tRNA.
• Un factor de liberación 1 modificado potencia aún más la reasignación de UGA en B. sin parar.
• Estrategias similares que involucran modificaciones del ARNt y alteraciones del factor de liberación son empleadas por otros eucariotas como Condylostoma magnum.
• Se ha identificado un mecanismo universal previamente desconocido para detener la reasignación de codones en eucariotas no relacionadas.