Investigadores de la Universidad de California, Berkeley han identificado un arcaón productor de metano que interpreta un codón de parada estándar de dos maneras, desafiando un principio central de la biología. El microbio, Methanosarcina acetivorans, a veces agrega un aminoácido llamado pirrolisina en lugar de detener la síntesis de proteínas. Esta flexibilidad puede ayudar a metabolizar compuestos vinculados a la salud humana.
El código genético, que traduce el ADN en proteínas a través de codones de tres letras, ha sido considerado durante mucho tiempo como preciso, con cada codón dirigiendo un aminoácido específico o señalando el final de una cadena proteica. Sin embargo, un estudio dirigido por Dipti Nayak, profesora asistente de biología molecular y celular en UC Berkeley, revela una excepción en Methanosarcina acetivorans, un arcaón que produce metano. En este organismo, el codón UAG —típicamente una señal de parada— puede o bien terminar la construcción de la proteína o incorporar pirrolisina, el aminoácido 21 más allá de los 20 estándar. Esto resulta en dos proteínas posibles de la misma secuencia genética, dependiendo de condiciones como la disponibilidad de pirrolisina. Cuando el aminoácido es abundante, UAG es más probable que se lea como pirrolisina; cuando es escaso, actúa como una parada. Entre 200 y 300 genes en el microbio contienen UAG, potencialmente permitiendo variaciones adaptativas de proteínas. «Objetivamente, la ambigüedad en el código genético debería ser deletérea; terminas generando un grupo aleatorio de proteínas», dijo Nayak en el estudio publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences. «Pero los sistemas biológicos son más ambiguos de lo que les damos crédito y esa ambigüedad es en realidad una característica—no un error». El hallazgo proviene de encuestas de Archaea por Nayak y la exestudiante de posgrado Katie Shalvarjian, ahora en Lawrence Livermore National Laboratory. Notaron maquinaria generalizada para la producción de pirrolisina entre Archaea metanogénicas que consumen aminas metiladas, como la metilamina encontrada en el intestino humano y el medio ambiente. Estos microbios juegan un papel en la salud al descomponer metilaminas, reduciendo la formación de óxido de trimetilamina N, un subproducto de la digestión de carne roja vinculado a enfermedades cardiovasculares. El descubrimiento también sugiere potencial terapéutico: alrededor del 10% de los trastornos hereditarios, incluyendo fibrosis quística y distrofia muscular de Duchenne, involucran codones de parada prematuros. Una parada «filtrante» como UAG podría permitir producción parcial de proteínas para aliviar síntomas. «El codón UAG es como una bifurcación en el camino, donde puede interpretarse ya sea como un codón de parada o como un residuo de pirrolisina», explicó Shalvarjian. No se identificaron desencadenantes de secuencia específicos; la interpretación permanece probabilística. La investigación, apoyada por subvenciones del Searle Scholars Program y otros, involucró coautores de UC Berkeley y el California Institute of Technology. Fue publicada en 2025 con DOI: 10.1073/pnas.2517473122.
