Images
- Investigadors de l’IRB Barcelona, en col·laboració amb el MIT i Scripps Research, identifiquen senyals en els ARN de transferència que aporten pistes sobre l’origen d’aquestes molècules i del codi genètic.
- El treball, publicat a PNAS, ha analitzat més de 70.000 seqüències i reforça la hipòtesi que els ARN de transferència actuals van evolucionar a partir de molècules més senzilles.
El codi genètic estableix la correspondència entre les instruccions genètiques i els aminoàcids, les peces que formen les proteïnes. Com va sorgir aquesta correspondència és una de les grans preguntes obertes de la biologia evolutiva. Un estudi liderat pel Dr. Lluís Ribas de Pouplana, investigador ICREA a l’IRB Barcelona, i pel Dr. Paul Schimmel, amb participació d’investigadors del MIT i Scripps Research, identifica senyals conservats en els ARN de transferència que poden ajudar a reconstruir les primeres etapes d’aquest sistema.
L’article, publicat a la revista PNAS, té com a primers autors dos estudiants de grau que van fer estades al Laboratori de Traducció Genètica de l’IRB Barcelona, una mostra del compromís de la institució amb la formació del talent jove.
Els ARN de transferència, o ARNt, fan de pont entre les instruccions genètiques i els aminoàcids durant la fabricació de proteïnes. En una regió contenen l’anticodó, un grup de tres «lletres» d’ARN que reconeix una instrucció genètica. En un altre extrem s’hi uneix l’aminoàcid corresponent. Aquests dos punts es troben físicament allunyats en la molècula actual, fet que planteja la pregunta de com es va establir la connexió entre tots dos durant l’evolució.
“Hem identificat en els ARNt actuals senyals compatibles amb un sistema més senzill que relacionava seqüències d’ARN amb aminoàcids. Aquests resultats aporten noves pistes sobre com es va desenvolupar el codi genètic”, explica el Dr. Ribas de Pouplana.
Una predicció sobre l’origen dels ARNt
Una de les principals hipòtesis proposa que els ARNt van evolucionar a partir de petites estructures d’ARN plegades en forma de forquilla, anomenades minihèlixs. Segons aquesta hipòtesi, els grups de tres lletres que avui formen l’anticodó ja haurien estat presents en aquests ARN primitius, prop del punt d’unió de l’aminoàcid. El model prediu, per tant, que els ARNt actuals podrien conservar còpies d’aquests triplets en aquesta mateixa zona, el braç acceptor.
Per posar a prova aquesta predicció, l’equip ha analitzat més de 70.000 seqüències de gens d’ARNt de gairebé 5.000 genomes de bacteris, arqueus i eucariotes. El conjunt es va obtenir després de filtrar gairebé mig milió de seqüències i és el més ampli utilitzat fins ara en aquest tipus d’anàlisi.
Per comprovar si els senyals es podien explicar només per l’estructura de l’ARN, l’equip ha comparat les seqüències reals amb versions simulades d’estructura equivalent. En diversos grups d’ARNt, els triplets apareixen més sovint del que prediuen aquestes simulacions, fet que reforça la possibilitat que siguin empremtes d’un sistema ancestral.
“La clau era comprovar que el senyal persistia quan teníem en compte les restriccions estructurals de la molècula. Aquest control reforça la interpretació que els patrons observats poden contenir informació sobre la seva història evolutiva”, assenyala el Dr. Ribas de Pouplana.
Pistes sobre el creixement del codi genètic
L’equip ha comparat la intensitat d’aquests senyals amb la cronologia proposada per a la incorporació dels aminoàcids al codi genètic. En general, els patrons són més marcats en ARNt associats a aminoàcids que, segons aquesta cronologia, s’haurien incorporat abans al codi, com la glicina, l’alanina o la valina, i més febles en els associats a incorporacions tardanes, com la tirosina i el triptòfan. Aquesta concordança aporta suport addicional a un desenvolupament progressiu del codi genètic.
El treball també detecta triplets en altres braços de l’ARNt, una observació que la hipòtesi de les minihèlixs no explica per si sola. Els resultats aporten indicis sobre un sistema ancestral, però el camí exacte que va conduir a les molècules actuals continua obert.
El treball ha rebut finançament del Ministeri de Ciència, Innovació i Universitats, de l’Agència Estatal d’Investigació i dels fons FEDER de la Unió Europea.
Article de referència:
Molecular fossils of an ancestral code revealed by large-scale analysis of tRNAs
A. Nova, P. Martín-Cabezas, S. Ovchinnikov, P. Schimmel & L. Ribas de Pouplana.
PNAS (2026) DOI: 10.1073/pnas.2627541123
IRB Barcelona
L’Institut de Recerca Biomèdica (IRB Barcelona) treballa per aconseguir una vida lliure de malalties. Desenvolupa una recerca multidisciplinària d’excel·lència per curar el càncer i altres malalties vinculades a l'envelliment. Treballa establint col·laboracions amb la indústria farmacèutica i els principals hospitals per fer arribar els resultats de la recerca a la societat a través de la transferència de tecnologia, i du a terme diferents iniciatives de divulgació científica per mantenir un diàleg obert amb la ciutadania. L’IRB Barcelona és un centre internacional que acull al voltant de 400 investigadors de més de 30 nacionalitats. Reconegut com a Centre d'Excel·lència Severo Ochoa des de 2011, és un centre CERCA i membre del Barcelona Institute of Science and Technology (BIST).
