Troben en bactèries un nou mecanisme de control per a la traducció del codi genètic

Gairebé tots els organismes, des de les bactèries fins els éssers humans, comparteixen un mateix codi genètic, un conjunt de normes universal que utilitzen per convertir seqüències d’ADN o ARN en proteïnes, les “màquines” que ens fan funcionar. Les diferències evolutives entre el sistema de traducció del codi genètic humà i el de la resta d’organismes, com ara les bactèries, és d’utilitat, per exemple, per dissenyar nous antibiòtics. Investigadors de l’IRB Barcelona han descobert que un procés molecular essencial i, fins ara, considerat únic per a tots les éssers vius com és la determinació de l’inici de la síntesi de proteïnes és diferent en la bactèria Mycoplasma penetrans, un patogen humà que afecta el tracte respiratori. M. penetrans és un patogen que afecta a pacients inmunodeprimits, com aquells infectats pel virus VIH o alguns malalts de càncer. Els resultats de l’estudi es publiquen en el darrer número de Molecular Cell.

El líder de l’estudi, Lluís Ribas de Pouplana, investigador de l’Institut de Recerca Biomèdica (IRB Barcelona) i cap de grup del Laboratori de Traducció Genètica, explica que “el nostre treball reforça la teoria que molts dels components del codi genètic inicial, establert fa 3.500 milions d’anys, han anat madurant separadament entre les diferents branques evolutives: en bacteris, arqueobacteris i en eucariotes”. L'origen del codi genètic és un dels problemes de la biologia evolutiva amb més interrogants oberts. “La maquinària de traducció és tan complexa, tan universal i tan essencial que és difícil imaginar com va sorgir i com ha evolucionat.

Gràcies a aquests descobriments estem veient que el codi genètic i el sistema de traducció de proteïnes no és tan universal com pensàvem i que alguns dels elements clau del sistema de traducció són molt més tardans” conclou Ribas.

El què han descobert els científics és una diferència en el mecanisme que les bactèries utilitzen per diferenciar entre metionina i isoleucina, dos aminoàcids essencials per a la formació de proteïnes. En concret, la metionina és l’aminoàcid utilitzat universalment per a començar la formació d’una proteïna.

Un enzim massa gros: una pista falsa per a la descoberta

Com acostuma a passar en ciència, la troballa d’aquest nou mecanisme va ser casual. Els científics estudiaven un enzim anomenat metionina-tRNA-sintetasa (MetRS) que es troba en tots els éssers vius, però que en les bactèries Mycoplasma té una apèndix que el fa molt més gros. “L’estudiàvem perquè volíem entendre la funció d’aquest afegit”, diu Ribas. La funció de MetRS en tots els organismes és la d’agafar metionina i enganxar-la a l’RNA transcriptor de metionina per indicar-li a la cèl·lula quan ha d’iniciar la formació d’una determinada proteïna. Aquesta missió és complicada perquè l’RNA transcriptor de isoleucina és pràcticament igual. “Aleshores vam veure que l’enzim del Mycoplasma destriava entre RNA transcriptor de metionina i RNA transcriptor de isoleucina d’una forma molt més senzilla i hàbil a com s’havia observat fins ara en altres organismes: havíem trobat un nou mecanisme”.

El més lògic era pensar que l’afegitó de l’enzim era la clau d’aquest sistema diferent de reconeixement, però quan els científics van eliminar l’extensió a laboratori, la tria seguia fent-se a la perfecció. “Encara no sabem quina funció té aquesta extensió de l’enzim de Mycoplasma, però mentrestant hem pogut descobrir un nou mecanisme de control en el sistema de traducció, que a més a més, ja hem vist que comparteixen altres bactèries”. La descoberta aporta una millor comprensió sobre l’evolució del codi genètic i n’indica també la seva plasticitat. “Segons el meu entendre l’assoliment d’un cert grau de complexitat per part del codi genètic és un dels principals paràmetres que determina el moment en què els organismes actuals comencen a evolucionar” apunta l’investigador. Eventualment, aquestes diferències fonamentals entre el metabolisme de patògens humans i l’ésser humà mateix poden representar la clau pel desenvolupament de noves teràpies anti-infeccioses.

An operational RNA code for faithful assignment of AUG triplets to methionine
Thomas E Jones, Cassidy L Brown, Renaud Geslain, Rebecca W Alexander, Lluís Ribas de Pouplana.
Molecular Cell, 2007 [e-pub ahead of print]