domingo, 12 de enero de 2014

Una extensión de la teoría de la coevolución el origen del código genético

La teoría de la coevolución el origen del código genético sugiere que el código genético es una huella de las relaciones biosintéticas entre los aminoácidos. Sin embargo, esta teoría no parece atribuir un papel que las relaciones biosintéticas entre los aminoácidos más tempranos que se desarrollaron a lo largo de las rutas del metabolismo energético. Como resultado, la teoría de la coevolución es incapaz de definir claramente las fases más tempranas de origen código genético.Con el fin de eliminar esta dificultad, aquí sugiero una extensión de la teoría de coevolución que atribuye un papel crucial que los primeros aminoácidos que se desarrollaron a lo largo de estas rutas biosintéticas y para sus relaciones biosintéticas, incluso cuando se define por las moléculas no son aminoácidos que son sus precursores.

Resultados

Se re-observó que los primeros aminoácidos para evolucionar a lo largo de estas vías biosintéticas son predominantemente las codificadas por los codones del tipo GNN, y esta observación se encontró que era estadísticamente significativa. Además, las relaciones biosintéticas estrechas entre los aminoácidos hermano Ala-Ser, Ser-Gly, Asp-Glu, y Ala-Val no son al azar en la tabla de código genético y refuerzan la hipótesis de que las relaciones biosintéticas entre estos seis aminoácidos jugaron un papel crucial en la definición de las fases más tempranas de origen código genético.

Conclusión

Todo esto lleva a la hipótesis de que existía un código, GNS, reflejando las relaciones biosintéticas entre estas seis aminoácidos que, ya que define las fases más tempranas de origen código genético, elimina la principal dificultad de la teoría de coevolución. Además, es aquí discute cómo este código podría haber conducido naturalmente a la codificación de código sólo para los dominios de los codones de los aminoácidos precursores, según lo predicho por la teoría de la coevolución. También Finalmente, la hipótesis sugiere aquí elimina otros problemas de la teoría de la coevolución, tales como la existencia de ciertos pares de aminoácidos con una relación biosintética claro entre los ácidos precursores y amino producto y la colocación de Ala entre los aminoácidos Val y Leu perteneciente a la familia de biosíntesis de piruvato, que la teoría de la coevolución considera como pertenecientes a diferentes biosíntesis.

Revisores

Este artículo fue revisado por Rob Knight, Paul Higgs (nominado por Laura Landweber) y Eugene Koonin.

Fondo

¿Por qué se originó el código genético

Hay dos interpretaciones completamente diferentes sobre por qué pudo haber originado el código genético. El primero se obtiene por medio de una interpretación extrema de la hipótesis estereoquímica de origen código genético que sugiere que el código genético se originó debido a que su organización está de alguna manera restringido por las relaciones estereoquímicas entre los codones o anticodones y aminoácidos. Esta interpretación extrema parece totalmente absurdo para mí. La segunda interpretación que soy consciente de que tiene que ver con el origen del peptidil-tRNA: el intermediario clave en el origen de la síntesis de proteínas.
Peptidil-ARNt no tiene ninguna función de por sí, pero en algunos modelos se ha supuesto que toda la catálisis de la protocélula se realizó originalmente por este intermedio 1 - 4 ]. Su origen lo tanto, podría haber sido determinada por las interacciones entre complejos covalentes del péptido y el ARN (péptido-ARN) y estas interacciones podría haber constituido una de las formas más elementales de la síntesis de proteínas3 , 4 ]. Este modelo muestra que las interacciones entre péptido-ARN deben, en cierta etapa de la evolución, han sido dirigidos por una plantilla (pre-mRNA) que debe haber codificado originalmente sólo la sucesión de interacciones entre el péptido-ARN4 ]. Esta pre-ARNm es la forma más ancestral de mRNA imaginable4 ]. Por último, la evolución de estos pre-ARNm debe haber dado lugar a un ARNm que codifica sólo para un número limitado de aminoácidos4 ]. Esta es la fase que define el origen del código genético. Es evidente que esto es una interpretación histórico de origen código genético que es completamente diferente de la determinista dado por la teoría estereoquímica.
Lo que es particularmente importante en lo que se refiere a este trabajo es que la evolución de estos pre-ARNm en mRNAs se caracteriza por un progresivo refinamiento de las interacciones de péptido-ARN en las plantillas pre-ARNm y este refinamiento parece que se ha hecho posible sólo cuando péptido-ARN se transformaron en amino ácido-pre-ARNt 4 ]. Esto es porque no pueden sólo han sido la modificación, residuo por residuo, realizado por el amino-ácido pre-tRNAs sobre las proteínas en evolución que puedan dar lugar a la especificación completa de sus secuencias, y que hizo posible el nacimiento de un ARNm adecuada, pero con codificación limita a unos pocos aminoácidos4 ]. Como se verá en lo que sigue, yo sostengo que estos aminoácidos pre-tRNAs vino directamente de las rutas biosintéticas de los primeros seis aminoácidos que evolucionan a lo largo de las vías de biosíntesis del metabolismo energético y que ellos fueron los primeros aminoácidos que deben ser codificados en estos ARNm todavía en evolución.

Las relaciones biosintéticas entre los aminoácidos están estrechamente vinculadas a la organización del código genético

Desde que el código genético fue descifrado primero, se ha observado que las relaciones biosintéticas entre los aminoácidos están ligados a la organización del código genético. De hecho, Nirenberg et al.5 ] reconocido la existencia de una relación entre los aminoácidos de un origen biosintético similares y los codones que especifican los aminoácidos. Aunque los ejemplos de relaciones biosintéticas informaron por Nirenberg et al.5 ] contienen algunas inexactitudes, los autores fueron los primeros en sugerir que el desarrollo evolutivo del código genético podría haber sido definido por la biosíntesis de los aminoácidos. Jukes6 ] también observaron que algunos aminoácidos participan en la biosíntesis de otros aminoácidos, como la serina, que desempeña un papel en la biosíntesis de triptófano. Sin embargo, éstos parecían estar aislados y no observaciones y Jukes totalmente claro6 ] no creen que podrían ser generalizados para todo el código genético. Pelc7 ] reconocido que las conversiones biosintéticas entre los aminoácidos podrían haber tenido un papel importante en la definición del código genético. Sin embargo, fue Dillon8 ], que, sobre todo, sugirió un modelo metabólico para el origen del código genético, aunque este autor sugirió biosíntesis de aminoácidos que están sólo parcialmente ligadas a las existentes en los organismos vivos. Fue Wong9 ] que reconoce plenamente la importancia, para la evolución del código genético, de las relaciones biosintéticas entre los aminoácidos, ya que tienen lugar en los organismos actuales, lo que sugiere lo que hoy se conoce como la teoría de la coevolución de origen código genético. Esta teoría sugiere que el código genético es principalmente una huella de las rutas biosintéticas de los aminoácidos que forman9 ]. En consecuencia, la evolución del código genético se puede aclarar sobre la base de las relaciones precursor-producto entre los aminoácidos en sus biosíntesis9 ]. En otras palabras, esta teoría sugiere que sólo unos pocos aminoácidos (precursores) fueron codificados en el código genético; como otros aminoácidos (productos) desarrollados a partir de éstos, parte del dominio de codones de aminoácidos precursora fue cedida a los aminoácidos del producto 9 ]. Por lo tanto, según esta teoría, el código genético podría representar un mapa de la evolución de las relaciones entre la biosíntesis de aminoácidos9 ].
Mientras Wong 9 ] puesto de relieve las relaciones precursor-producto entre los aminoácidos y su papel crucial en la definición de la organización del código genético, Miseta10 ] identificarse claramente que las moléculas que no son aminoácidos que eran precursores de aminoácidos podrían haber sido capaces de desempeñar un papel importante en la organización del código genético. Miseta10 ] sugiere la idea de una relación íntima entre las moléculas, los productos intermedios de la degradación de la glucosa, como precursores de aminoácidos precursores, y la organización del código genético. Esta observación también se analiza por Taylor y Coates11 ] mostró que la relación entre la vía glicolítica, el ciclo del ácido cítrico, biosíntesis de los aminoácidos y el código genético (Fig.1 ) y, en particular, señalan que (i) todos los aminoácidos que son miembros de una familia biosintética tienden a tener codones con la misma primera base (fig.1 ) y (ii) que los cinco aminoácidos codificados por los codones GNN se encuentran en cuatro vías biosintéticas cerca de o al principio de la cabeza de vía (Fig.1 )11 ]. Más recientemente, Davis12 , 13 ], ha proporcionado pruebas de que los ARNt que descienden de un antepasado común eran los adaptadores de aminoácidos sintetizada por un precursor común y también discute las familias biosintéticas de los aminoácidos, lo que indica su importancia en el origen de código genético.
uña del pulgarFigura 1. relaciones biosintéticas entre aminoácidos, tal como se define por sus biosíntesis y sus relaciones con la vía glucolítica y el ciclo del ácido cítrico. La cifra fue tomada de Taylor y Coates11 ] con algunas modificaciones. Los números indican los pasos biosintéticos. DAP = vía diaminopimélico, AKG = alfa-cetoglutarato, OOA = ácido oxalacético, PEP = fosfoenolpiruvato, PGA = fosfoglicerato, R-P3 = 5-fosforribosilpirofosfato, Ru-5-P = ribulosa-5-fosfato. Las otras abreviaturas son estándar.
Sin embargo, también ha habido autores que han sugerido que algunos aspectos de las relaciones biosintéticas entre aminoácidos no eran importantes en origen código genético 14 , 15 ]. En particular, Ronneberg et al.14 ] criticar la teoría de la coevolución, sobre todo, debido a que algunos pares de aminoácidos utilizados por esta teoría no parecen estar en una relación de aminoácidos precursora-producto claro, aunque, más en general, reconocen que los aminoácidos en una relación biosintética tienden a tener codones con la misma primera base14 ]. Di Giulio[16 ] respondió a las críticas formuladas por Ronneberg et al14 ] y, en particular, hecho numerosas observaciones en favor de la teoría de la coevolución. También ha habido evidencia que indica que las cinco familias de aminoácidos, que se define de acuerdo con un único precursor de aminoácido o un precursor no aminoácido, deben se han observado al azar en el código genético con una probabilidad de 6 × 10 -517 ]. Esto indica que las relaciones biosintéticas entre los aminoácidos son fundamentales en la organización del código genético.
Por último, si tenemos en cuenta que otros trabajos se han llevado a cabo sobre la importancia de las relaciones entre la biosíntesis de aminoácidos y el código genético 18 - 39 ], llegamos a la conclusión de que ya no puede haber dudas sobre la hipótesis de que el origen de la organización del código genético se vio afectada por la biosíntesis de los aminoácidos.

Resultados

La teoría de la coevolución extendida

Con el fin de eliminar algunas críticas sobre ciertos pares de aminoácidos que se encuentran en una relación precursor-producto claro 14 , 16 ] y, sobre todo, para proporcionar una descripción más completa de las fases más tempranas de origen código genético, me he visto obligado a sugerir la siguiente teoría. Esta teoría, que se puede llamar la "teoría de la coevolución extendida" ya que es simplemente una extensión o una generalización de la teoría de la coevolución de Wong9 ], establece que:
"El código genético es simplemente una huella de las relaciones biosintéticas entre los aminoácidos, incluso cuando se define por las moléculas que no son aminoácidos que son los precursores de algunos aminoácidos, es decir, que la organización del código genético sólo debe reflejar la proximidad entre biosintética aminoácidos en las diversas etapas de la evolución de sus rutas biosintéticas. Esto sucedió porque las rutas biosintéticas ancestrales tuvieron lugar en las moléculas de ARNt-como por lo que permitieron una coevolución entre estas vías y la organización del código genético a través de la concesión de las moléculas de ARNt-como entre biosintéticamente cerrar aminoácidos, que hicieron posible la transferencia de los codones de un aminoácido a otro, mientras que el ARNm evolucionó, con la consecuencia de que los aminoácidos con la biosíntesis correlacionados tienen codones contiguos en el código genético " .
Esta teoría, que en una forma contraída e informal ya se ha sugerido 16 ], puede ser probado y toda la evidencia a favor de la teoría de la coevolución también está a favor de la teoría de la coevolución extendido. El punto clave en el que las dos teorías no están de acuerdo se refiere a las predicciones en las fases más tempranas de origen código genético, que no están bien definidos para la teoría de la coevolución9 , 40 ], mientras que, para la teoría de la coevolución extendido sus huellas debe estar presente en las relaciones biosintéticas entre los aminoácidos que son precursores de otros aminoácidos y las moléculas que no son aminoácidos que son precursores de aminoácidos precursora.
Como se muestra en la siguiente sección, este principal predicción de la teoría de coevolución extendida parece ser corroborado por las observaciones.

La principal predicción de la teoría de la coevolución extendida parece ser corroborado

De acuerdo con las predicciones de la teoría de la coevolución, el mecanismo de concesión codón entre los aminoácidos en una relación precursor-producto se basa en las moléculas de ARNt-como en el que la teoría plantea la hipótesis de que las transformaciones biosintéticas entre los aminoácidos tienen lugar 9 ]. Sorprendentemente, esta predicción se confirma por la existencia de fósiles moleculares 33 ] que representan los vestigios de estas vías (Tab.1 ) la hipótesis por la teoría coevolución9 , 19 - 21 ]. Aunque estas transformaciones biosintéticas tuvieron lugar de acuerdo con la teoría de la coevolución, sólo entre los aminoácidos en una relación precursor-producto9 ] no hay ninguna razón a priori por qué esto debería haber tenido lugar sólo entre los aminoácidos 28 , 31 ]. La teoría de coevolución parece dar a entender que todo el metabolismo se llevó a cabo en ese momento en las moléculas de ARNt-como28 , 31 ] o, por lo menos, que todo el metabolismo de los aminoácidos se llevó a cabo en estas moléculas. Este punto de vista, es decir, que el metabolismo se llevó a cabo en las moléculas de ARNt-como, se ha planteado la hipótesis de otros autores siguientes argumentos que podrían ser totalmente diferentes de los utilizados aquí41 - 43 ].
Por lo tanto, si el metabolismo de los aminoácidos se llevó a cabo sobre las moléculas de ARNt-como cuando se originó el código genético, la estructura del código genético debe contener trazas que unen las fases más tempranas de origen código genético a las relaciones biosintéticas entre los primeros aminoácidos para entrar el código y las moléculas que no son aminoácidos que eran sus precursores. Esto es porque los primeros aminoácidos que entraron en el código genético y tenido moléculas que no son aminoácidos como sus precursores, lo hicieron, según lo sugerido por la teoría de la coevolución extendido, utilizando el mismo mecanismo empleado por los pares de aminoácidos en un precursor- Relación con el producto, es decir la explotación de la existencia hipotética de las rutas biosintéticas en las moléculas de ARNt-como que desencadenaron el origen del código genético. Esta es la principal predicción de la teoría de la coevolución extendida y cómo se diferencia a este último de la teoría de la coevolución.
La figura. 2 informes de las relaciones biosintéticas entre los aminoácidos que, presumiblemente, primero se originó en la vía glicolítica y del ciclo de Krebs. Todos estos aminoácidos son, con la excepción de Gly, directamente ligado a las moléculas que no son aminoácidos que son sus precursores. (Aunque las rutas biosintéticas que conducen a Phe y Tyr ya Su están directamente vinculadas a un precursor no aminoácido (Fig.1 ), parece demasiado complejo para una evolución temprana, ya que tienen por lo menos diez pasos biosintéticos en estas vías y por lo que estos tres aminoácidos serían evidentemente no entran en esta clasificación (véase el apéndice)). Tal y como sugiere la teoría de coevolución extendida, esto podría indicar que ellos fueron los primeros que se originan durante la evolución de la biosíntesis de los aminoácidos. (Gly es el único de estos aminoácidos que no están directamente vinculadas a una de estas moléculas no son aminoácidos de la vía de degradación de la glucosa (Higos,1 ,2 ). Aunque la síntesis de Gly de Ser está bien documentado9 , 44 ], la conversión de Gly a Ser también se lleva a cabo normalmente9 , 45 ].Por ejemplo, Gly se convierte a Ser por reacción con formiato en presencia de fosfato de piridoxal9 , 45 - 47 ]. Esto favorece la hipótesis de que estos dos aminoácidos, Ser y Gly, fueron inter-convertibles en ese momento se originaron estas vías).
uña del pulgarFigura 2. relaciones biosintéticas entre los aminoácidos y las moléculas que no son aminoácidos su precursoras, como se define en una etapa particular de la evolución de las rutas biosintéticas de los aminoácidos. Con la única excepción de la prolina, estos también son los aminoácidos que aparecen primero en un estudio sobre el origen temporal de la aparición de aminoácidos54 ].Ver Fig. 1 para más información.
Si estos fueran efectivamente los aminoácidos más tempranos que se originan a partir de precursores que no son aminoácidos de las vías de metabolismo energético (Fig. 2 ) y si la predicción principal de la teoría de la coevolución extendida es cierto, entonces todos estos aminoácidos (Fig.2 ) debe ocupar un lugar particular dentro de la tabla de código genético, ya que deben ser testigos de las primeras fases de la evolución del código genético. De hecho, como otros autores han observado11 ], con la excepción de Ser, todos estos aminoácidos (Fig.2 ) están codificados por los codones del tipo GNN. La distribución de estos aminoácidos en estos codones no es al azar y se obtiene, por pura casualidad, con una probabilidad igual a 3,9 × 10 -4(véase el apéndice).
Por lo tanto, esta observación de que los primeros aminoácidos de evolucionar a lo largo de las rutas biosintéticas son los mismos que se encuentran codificadas en su mayoría por los codones del tipo GNN nos lleva a suponer, de acuerdo con la teoría de coevolución extendida, de que existía un tipo de primitiva genética código (ARNm) que poseían sólo los codones del tipo GNC (o GNG) y codificado sólo para los aminoácidos Ala, Asp y Ser o Gly (o Ala, Glu y Ser o Gly) (fig. 3 ) de la que el código de GNS que codifica para Val, Ala, Asp, Glu, Ser y / o Gly (fig.3 ) podría haber evolucionado. Esto es sugerido por la explotación de los resultados de Ikehara et al 48 ] que, por razones muy diferentes, sugirió un origen código genético que es, en algunos aspectos, similar.
uña del pulgarFigura 3. Esto muestra tres etapas de la evolución de código genético. Todas las abreviaturas son estándar. Véase el texto para la discusión.
También debe tenerse en cuenta que a medida que estos aminoácidos son los más abundantes en los experimentos de síntesis prebiótica y en meteoritos 40 ] que ya habían llamado la atención de los investigadores. De hecho, Eigen y col.49 ] habían sugerido un código primitiva con codones del tipo GNY, que es en parte compatible con lo que se mantiene aquí, en parte porque puede ser derivado de un código de GNC (fig. 3 )50 ].

Discusión

Algunos comentarios sobre la evolución del código genético, según lo sugerido por la teoría de la coevolución extendida

La evolución del código genético como se sugiere aquí necesita un poco de discusión y aclaración.
(I) Ser no está codificado por cualquiera de los codones GNN mientras que, sobre la base de las consideraciones hechas aquí, que debería ser. Sin embargo, el hecho de que Ser es biosintéticamente inter-convertibles con Gly9 , 44 - 47 ] podría indicar que Ser fue codificado por algunos o todos los codones que codifican para hoy Gly en los códigos de GNS y SNS (Fig.3 ), y sólo con el código NNS (fig.4 ), es decir, cuando se definieron los dominios de codones de los aminoácidos precursores según lo predicho por la teoría de la coevolución, no Ser ceder algunos codones (SGG) para Gly (Fig.4 ). Esto parece ser corroborado por la observación de que, como Ser también está codificado por los codones Agy contiguos a los codones GGN de Gly, esto podría implicar que los últimos codones codificados para Ser en una etapa evolutiva anterior.
uña del pulgar. Figura 4 Esta muestra una etapa de la evolución del código genético: la una en la que se forman los dominios amino codón de ácidos precursores, según lo predicho por la teoría de la coevolución9 ] . Véase el texto para la discusión.
Desde la etapa evolutiva (que se muestra en la figura. 4 ) del código genético en, la evolución del código está completamente descrita por la teoría de la coevolución9 ] (véase Di Giulio y Medugno35 ] para más detalles sobre los tiempos de entrada de los aminoácidos en el código genético).
(Ii) La proximidad biosintética más estrecha entre los pares Ser-Ala, Ala-Val, Asp-Glu-Gly y Ser, como se muestra en la figura. 2 , parece encontrar confirmación en la estructura del código genético en el que: (1) Ser-Ala y Ser-Gly tener codones contiguos en el código genético, es decir, que sólo se diferencian en una sola base, aunque Ser no ocupa la última fila de el código genético; (2) el par Asp-Glu ocupa el mismo cuadro en el código genético, es decir, sus codones difieren sólo en la tercera base y estos aminoácidos son los mismos que, en la etapa evolutiva de las vías biosintéticas como se indica en la figura.2 , están más correlacionados biosintéticamente, (3) el par Ala-Val es parte de la familia biosintética piruvato (Fig.1 ) y sus codones difieren en sólo una base, una pirimidina, incluso si estos aminoácidos ocupan la última fila del código genético. Todo esto parece implicar, de acuerdo con la teoría de la coevolución extendida, que los pares de aminoácidos hechas en los hermanos por una molécula no de aminoácido, es decir, los pares de Ser-Ala, Ala-Val, Asp-Glu y Ser-Gly (Fig.2 ), el último de los cuales podrían estar en una relación precursor-producto9 ], fueron particularmente importantes en las fases más tempranas de origen código genético debido a que su organización dentro del código genético también parecería reflejar la proximidad biosintética más cerca de estos pares (Fig.2 ).
(Iii) La hipótesis mantenida de que los aminoácidos que primero se desarrolló a lo largo de las rutas del metabolismo energético (Fig. 2 ) formado el código de GNS (fig.3 ) parece racionalizar por qué Asp y Glu son codificados por los codones de GAN y no por Ann y CNN codones. De hecho, si los codones de gas habían sido atribuido desde el principio para Asp y Glu, que deberían haber sido a la vez abundante en los primeros y los ARNm ligados a ellas por una restricción histórico más fuerte. En consecuencia, hubiera sido más difícil de reconocer a los aminoácidos del producto de los codones de ANS y CNS que componen el dominio codón de Asp y Glu que en su lugar debe haber sido raro (ver abajo) y también menos restringido históricamente y, por tanto, más fácil transferibles a los aminoácidos del producto, como parece haber sucedido. Por lo tanto, este razonamiento racionaliza qué Asp y Glu son codificados por los codones de GAN y no ANN o CNN codones. Por otra parte, esto refuerza la hipótesis de la existencia del código GNS por la sencilla razón de que Asp y Glu son codificados por los codones de GAN y no por algunos de los de ANN y la CNN, como hubiera sido más razonable esperar teniendo en cuenta la biosíntesis clara relación que Asp y Glu han con los aminoácidos del producto de su familia biosintética en comparación con la relación menos clara que tienen entre sí (Fig.1 ). Esto debería haber resultado en una similitud estrecha entre los codones de Asp y Glu y codones de sus aminoácidos producto que con su propio. El hecho de que esto no sucedió parecería implicar una participación muy temprana de GAN, o mejor dicho, GNS, codones de origen código genético porque Asp y Glu están codificadas por estos codones y no por los del tipo ANN y CNN, al igual que en su lugar ser impuesta por las relaciones biosintéticas más claras con sus aminoácidos producto. En resumen, la codificación de Asp y Glu mediante codones GAN podría reflejar la historia de las fases más tempranas de origen código genético.
(Iv) La evolución de ARNm tal como se define por el paso de la SNS (o GNS) código (fig. 3 ) para el código NNS (fig.4 ) que podría haber sido muy fácil si algunos codones rara vez se utilizan en los ARNm. En otras palabras, admitamos que, por ejemplo, no evolucionaron en el código SNS: uno o muy pocos codones que codifican para ANS Asp, uno o muy pocos codones que codifican para el SNC Glu: uno o muy pocos UNS codón que codifica para Ser. Se puede observar que en esta forma, todos los dominios de codones de aminoácidos precursora pueden ser definidos, es decir, el código de NNS (fig.4 ), paradójicamente sin que en realidad todos sus codones presentes.De hecho, es suficiente para la primera base de cualquier un codón para ser reconocido, aunque leer en tripletes51 ], con el fin de definir el código de NNS relativamente totalmente. Si la rareza de los codones se había conservado en las etapas evolutivas siguiendo los códigos NNS (fig.4 ), a continuación, un aminoácido precursor podría haber cedido fácilmente parte de su dominio codón para el aminoácido producto sin generar ruido considerable de traducción de esta transferencia de codones. Naturalmente, cada paso entre el GNC códigos (o GNG), GNS, SNS y NNS (Figs.3 ,4 ) debe haber sido caracterizada por la rareza de los tipos de codones debido a que el sistema fue evolucionando y, por ejemplo, la mayoría de las moléculas de ARNt tenía todavía evolucionando, es decir, no existía muy pocos tipos de ARNt molécula. En otras palabras, parece que es muy la evolución del código que implica rareza codón, lo que permite una evolución más rápida y más eficiente por medio del mecanismo de la teoría de la coevolución. Esto nos lleva a suponer que la forma SNS de código podría haber precedido sólo en parte la forma NNS porque tomaría sólo un codón, por ejemplo, del tipo de ANS, para definir un dominio completo de codón y, por lo tanto, una etapa evolutiva completa de la código genético. En otras palabras, la etapa evolutiva de los códigos del SNS y NNS podría ser menos agudo que aparentemente se muestra en las Figs.3 y4 .Por otra parte, esto indica que el ARNm del código NNS podría haber sido mucho más simple que aparece a partir de la misma figura.4 .
(V) Las excepciones a la "regla" de los dominios de codones de aminoácidos precursores parecen ser los codones UUG (Leu) y AGG (Arg) (en blanco en la figura. 4 ), sino también el codón AGC (Ser), aunque este último podría ser derivados de codones atribuidas a Gly, como se sugiere por Wong9 ], pero en cualquier caso fuera del dominio de la Ser (fig.4 ). En otras palabras, los codones UUR y AGR son las únicas excepciones observadas en los dominios de codones de aminoácidos precursora, ya que no pertenecen biosintéticamente el dominio codón del precursor en el que residen. Sin embargo, mientras que los codones UUR (Leu) podrían haber sido capturados con un mecanismo secundario de los codones en el dominio del Ser, para los codones AGR (Arg) podría existir una explicación fascinante. Es posible que los codones AGR de Arg derivan del dominio codón de Asp y no de la de Glu, que es el precursor natural de Arg (fig.1 ) en la que Asp interviene en una de las etapas terminales de la ruta biosintética de Arg14 , 16 ]. Por lo tanto, para Arg, los codones CGN pueden derivar del dominio codón de Glu a través de ornitina o citrulina16 ], mientras que los codones AGR podrían derivar del dominio codón de Asp14 , 16]. Por tanto, este podría ser un caso extremadamente interesante de una doble entrada de un aminoácido en el código genético a través de dos precursores de aminoácidos diferentes, algo que también ha sido propuesto como hipótesis para SER9 ]. Esto proporcionaría una fuerte corroboración para el mecanismo por el cual los aminoácidos entran en el código genético, como se sugiere por la teoría de la coevolución.
Por último, los codones de Val CUS (Leu) al parecer también pertenecen al dominio codón de Glu (fig. 4 ). Esto podría corroborar la hipótesis de que estos codones fueron cedidas de Glu a Val. De hecho, las primeras fases de la evolución de los códigos NNS se caracterizan por la codificación limitado a sólo seis aminoácidos (Fig.4 ) y, por lo tanto, las relaciones biosintéticas relativos podrían haber hecho los aminoácidos Val y Glu hermanos biosintéticas (Fig.2 ). Aunque no del todo libre de críticas, este punto de vista no puede ser categóricamente excluidos.
Sin embargo, parece que hay una interpretación mucho más simple proporcionada por el código SNS (Fig. 3 ). En efecto, si en esta etapa evolutiva de todos los codones SUS codificadas por Val (Fig. 3 ) no habría habido ninguna necesidad de una transferencia real de los codones de Glu, pero esto sólo podría haber dependido del pasaje del GNS al código SNS siempre que los codones SUS continuaron codificar para Val (Fig.3 ).

Conclusión

La teoría de la coevolución 9 ] no da una descripción completa de origen código genético, ya que parece no tener en cuenta que las rutas biosintéticas de los aminoácidos que primero entraron en el código genético fueron importantes en las fases más tempranas de la procedencia del código en sí mismo9 , 40 , 52 ]. Considerando que, con la teoría de la coevolución extendido se puede ver que podría haber existido un GNC o un código de GNG, pero casi con seguridad un código del tipo GNS, debido a que los aminoácidos codificados por estos codones están en una relación biosintética clara por medio de moléculas que no son aminoácidos su precursoras (Fig.2 ) a la cabeza de las rutas biosintéticas y los aminoácidos ", por lo tanto, debe haber caracterizado las fases más tempranas de origen código genético.
La teoría de la coevolución extendido explica la existencia, en el código genético, de los pares de Phe-Tyr, Val-Leu y Thr-Met que no están en una relación biosintética clara de aminoácidos precursora-producto 14 ], por medio de la mera proximidad biosintética. Esto es porque, como las vías de biosíntesis ancestrales tienen lugar en las moléculas de ARNt-como, que permitido a estos biosintéticamente cercanos aminoácidos tener codones similares16 ]. Esto no puede lograrse satisfactoriamente por la teoría de coevolución. En aras de la claridad y exhaustividad, consulta las observaciones formuladas con anterioridad sobre estos pares de aminoácidos 16 ].
La teoría de la coevolución 9 ] no explica la presencia de los codones de la pareja de aminoácidos Phe-Tyr en el interior de dominio codón de Ser (fig.4 ), mientras que la teoría de la coevolución extendido explica su existencia en este mismo dominio a través de la mera proximidad de biosíntesis de la ruta que conduce a la síntesis de Phe y Tyr a la de Ser (fig.1 ).
Por último, la teoría de la coevolución no es capaz de explicar por qué Ala tiene codones contiguos a Val, incluso si está claro que estos dos aminoácidos están correlacionados biosintéticamente en que se derivan de piruvato (fig. 1 ). Esta teoría incluso pone Ala y el par Val-Leu en biosintéticamente diferentes dominios 9 , 40 ], lo que parece estar confundido. La teoría de la coevolución extendida, por otra parte, explica las relaciones entre estos aminoácidos derivados de la misma precursor de ácido no-amino con la hipótesis de que sus biosíntesis ancestrales tuvieron lugar en las moléculas de ARNt-como correlacionados que permitieron estos aminoácidos para han correlacionado igualmente los codones en el código genético16 ].

Apéndice

Es necesario para calcular la probabilidad con la que los aminoácidos Ser, Gly, Ala, Val, Asp y Glu se pueden observar en los codones GNN del código genético, mientras que también teniendo en cuenta la distribución de los aminoácidos en el no-GNN codones. Prueba exacta de Fisher parece ser capaz de calcular esta probabilidad. Si tenemos en cuenta que, de estos 6 aminoácidos, sólo Ser no está codificada por los codones de tipo GNN, obtenemos para los aminoácidos con precursores que no son aminoácidos: (i) 5 de ellos están codificados por los codones GNN (= a), mientras que (ii) sólo 1 (Ser) se codifica por codones no GNN (= b). Para los aminoácidos con aminoácidos precursores, se tiene que: (i) 0 de ellos están codificados por los codones GNN (= c), y (ii) el 14 de éstos son codificados por los codones no GNN (= d). Mediante la aplicación de la prueba exacta de Fisher se obtiene una probabilidad P = 3,9 × 10 -4 (a = 5, b = 1, c = 0, d = 14), que es altamente significativa.
Sin embargo, podría objetarse que Val es de 4 pasos biosintéticos alejado de piruvato, mientras Gly no está directamente vinculada a la PGA (Fig. 2 ) por lo que no puede caer dentro de la clase de los aminoácidos que se desarrolló desde el principio. Para responder a estas preguntas muy dudosos, algunos controles pueden llevarse a cabo.
La eliminación de Val y Gly porque no podrían haber entrado en el código genético desde el principio, desde el punto de vista de las rutas biosintéticas '(Fig. 2 ), tenemos P = 0,0035 (a = 3, b = 1, c = 0, d = 16). Por lo tanto, bajo esta hipótesis también, que en realidad parece muy restrictiva, se obtiene la probabilidad altamente significativa. La eliminación sólo Val (porque Gly podría haber evolucionado desde muy temprano a través de interconversión con Ser9 , 44 - 47]) o la eliminación de sólo Gly Val porque se deriva directamente de piruvato en un número de pasos biosintéticos que, en términos cualitativos, se desarrollaron rápidamente y ni siquiera son numerosos, se obtiene una p = 0,0010 (A = 4, b = 1, c = 0, d = 15) que todavía es altamente significativa. En conclusión, estos aminoácidos (Fig.2 ) parecen haber correlacionado codones GNN porque evolucionaron desde el principio en las rutas biosintéticas ancestrales.
Por último, si tenemos en cuenta que Su y Phe-Tyr también se derivan de precursores que no son aminoácidos (Fig. 1 ), obtenemos P = 0,0081 (a = 5, b = 4, c = 0, d = 11); Si eliminamos Val o Gly obtenemos P = 0.014 (a = 4, b = 4, c = 0, d = 12), mientras que, si se eliminan tanto Val y Gly, obtenemos P = 0.031 (a = 3, b = 4, c = 0, d = 13). Estas probabilidades indican que teniendo en cuenta su y Phe-Tyr como aminoácidos derivados de precursor no aminoácido no altera sustancialmente los resultados de la prueba estadística.