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- Un equipo de investigación del IRB Barcelona, en colaboración con el MIT y Scripps Research, ha identificado señales en los ARN de transferencia que aportan pistas sobre el origen de estas moléculas y del código genético.
- Con este trabajo, publicado en PNAS, se han analizado más de 70.000 secuencias y se refuerza la hipótesis de que los ARN de transferencia actuales evolucionaron a partir de moléculas más sencillas.
El código genético establece la correspondencia entre las instrucciones genéticas y los aminoácidos, las piezas que forman las proteínas. Cómo surgió esta correspondencia es una de las grandes preguntas abiertas de la biología evolutiva. Un estudio liderado por el Dr. Lluís Ribas de Pouplana, investigador ICREA en el IRB Barcelona, y por Dr. Paul Schimmel, con participación de investigadores del MIT y Scripps Research, identifica señales conservadas en los ARN de transferencia que pueden ayudar a reconstruir las primeras etapas de este sistema.
El artículo, publicado en la revista PNAS, tiene como primeros autores a dos estudiantes de grado que realizaron estancias en el Laboratorio de Traducción Genética del IRB Barcelona, una muestra del compromiso de la institución con la formación del talento joven.
Los ARN de transferencia, o ARNt, hacen de puente entre las instrucciones genéticas y los aminoácidos durante la fabricación de proteínas. En una región contienen el anticodón, un grupo de tres «letras» de ARN que reconoce una instrucción genética. En otro extremo se une el aminoácido correspondiente. Estos dos puntos se encuentran físicamente alejados en la molécula actual, lo que plantea la pregunta de cómo se estableció la conexión entre ambos durante la evolución.
"Hemos identificado en las ARNt actuales señales compatibles con un sistema más sencillo que relacionaba secuencias de ARN con aminoácidos. Estos resultados aportan nuevas pistas sobre cómo se desarrolló el código genético", explica el Dr. Ribas de Pouplana.
Una predicción sobre el origen de los ARNt
Una de las principales hipótesis propone que los ARNt evolucionaron a partir de pequeñas estructuras de ARN plegadas en forma de horquilla, llamadas minihélices. Según esta hipótesis, los grupos de tres letras que hoy forman el anticodón ya habrían estado presentes en estos ARN primitivos, cerca del punto de unión del aminoácido. El modelo predice, por tanto, que los ARNt actuales podrían conservar copias de estos tripletes en esta misma zona, el brazo aceptor.
Para poner a prueba esta predicción, el equipo ha analizado más de 70.000 secuencias de genes de ARNt de casi 5.000 genomas de bacterias, arqueas y eucariotas. El conjunto se obtuvo después de filtrar casi medio millón de secuencias y es el más amplio utilizado hasta ahora en este tipo de análisis.
Para comprobar si las señales podían explicarse sólo por la estructura del ARN, el equipo ha comparado las secuencias reales con versiones simuladas de estructura equivalente. En varios grupos de ARNt, los tripletes aparecen más a menudo de lo que predicen estas simulaciones, lo que refuerza la posibilidad de que sean huellas de un sistema ancestral.
“La clave era comprobar que la señal persistía cuando teníamos en cuenta las restricciones estructurales de la molécula. Este control refuerza la interpretación de que los patrones observados pueden contener información sobre su historia evolutiva”, señala el Dr. Ribas de Pouplana.
Pistas sobre el crecimiento del código genético
El equipo ha comparado la intensidad de estas señales con la cronología propuesta para la incorporación de los aminoácidos en el código genético. Por lo general, los patrones son más marcados en ARNt asociados a aminoácidos que, según esta cronología, se habrían incorporado antes al código, como la glicina, la alanina o la valina, y más débiles en los asociados a incorporaciones tardías, como la tirosina y el triptófano. Esta concordancia aporta soporte adicional a un desarrollo progresivo del código genético.
El trabajo también detecta tripletes en otros brazos del ARNt, una observación de que la hipótesis de las minihélices no explica por sí sola. Los resultados aportan indicios sobre un sistema ancestral, pero el camino exacto que condujo a las moléculas actuales sigue abierto.
El trabajo ha recibido financiación del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, de la Agencia Estatal de Investigación y de los fondos FEDER de la Unión Europea.
Artículo de referencia:
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
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