Entre los 500 aminoácidos, ¿por qué solo aparecen 20 en el código genético?

Hay formas en que podríamos eliminar razonablemente muchos aminoácidos de origen biológico como candidatos para los ingredientes de la traducción a polipéptidos. Puede que no encajen fácilmente en un polipéptido completo que sea bastante compacto en la estructura terciaria. Es posible que no encajen bien en el complejo biosintético asociado a los ribosomas durante la elongación. Es posible que no puedan formar péptidos fácilmente.

Hay algunos aminoácidos que pueden satisfacer uno de estos criterios y no otro. La evidencia de eso son los residuos que existen en los polipéptidos biológicos solo a fuerza de una modificación postraduccional. Así que encajan bien en el producto terminado, pero o bien algo sobre ellos hace que la biosíntesis con ellos no sea factible o por alguna razón que haya sido codificado en el código genético ha sido seleccionado. Sabemos que podemos modificar sintéticamente tRNA o hacer que sus aminoacil sintetasas acepten aminoácidos divertidos y, a menudo, los incorporen in vivo o in vitro en polipéptidos biosintéticos.

Es interesante que todos los aminoácidos codificados sean ácidos alfa-aminocarboxílicos, todos tienen al menos un átomo de H en su carbono alfa, y todos tienen una L-quiralidad en ese carbono. Ninguno de estos detalles es meramente casual. Es notable que solo unos pocos organismos excepcionales usan incluso algunas pequeñas variaciones en el conjunto de aminoácidos o en cómo están codificados. La presencia de algunos oligopéptidos biológicos con D-aminoácidos o beta-aminoácidos muestra que es algo sobre la estructura terciaria de los polipéptidos que se está limitando allí. La ausencia de ácidos aminosulfónicos que forman sulfonamidas en lugar de los enlaces peptídicos habituales de la cadena principal puede ser una función tanto de la síntesis como de la estructura final. No hay problema con la amidación postraduccional con grupos carboxilo que están separados por varios carbonos de la amina en sus propios residuos de aminoácidos, por lo que la ausencia de aminoácidos beta o gamma en la cadena principal debe ser una función del alargamiento.

Sobre el tema de esos otros aminoácidos:

Si nos fijamos en las vías conocidas para sintetizar y degradar aminoácidos, aparecen otras que las canónicas. L, L-Diaminpimelato y L-pipecolato para lisina, L-ornitina de arginina, L-arogenato para vía de fenilalanina, etc. La biosíntesis de prolina pasa a través de un aminoácido alfa inestable, L-glutamato semialdehído, que sería una cualidad que probablemente hacer que sea poco probable entrar en la síntesis de proteínas.

Las vías de señalización en plantas y péptidos no ribosómicos en bacterias / hongos proporcionan mucho más. Puede encontrar todo tipo de variaciones en las cadenas canónicas de 20n-side un poco más largas, beta-lisina, etc. más D isómeros, a veces epimerizados después de ser incorporados a los péptidos.

Una vez que se estableció el código genético, agregar otro aminoácido requeriría la codificación de un codón existente. Si ese codón estaba en uso, entonces tal sustitución podría ser perjudicial. Así que tal vez veamos los primeros 20 en agarrar codones, con la adición de aminoácidos traslacionales que requieren una ruta evolutiva desafiante diferente, agregando en contexto a la traducción, para poder hacerlo. En ocasiones, los codones se desasignan en organismos con un extremo sesgo de codones debido a un extremo sesgo de GC, por lo que si buscara nuevas desviaciones en el código canónico que incorporara nuevos aminoácidos, esos podrían ser un buen terreno de caza. Pero es más fácil reasignar un codón a un aminoácido que ya se está utilizando en la traducción (ya existe la aminoacil transferasa), por lo que es probable que tales eventos sean extremadamente raros.

No hay porqué”. La evolución no tiene ninguna razón, solo perpetúa lo que es exitoso.

Hay algunos microorganismos que parecen tener ARN y ADN para un par de aminoácidos adicionales, pero no muchos.

Los que están en el “código” son suficientes para fabricar las proteínas que el organismo necesita, algunas se modifican después de ser recogidas para ciertos fines.

Porque la naturaleza es eficiente. Usar demasiados aminoácidos diferentes complicaría los procesos de síntesis de códigos con mayor riesgo de errores y desperdicio de energía, demasiado bajo no permitiría que los seres vivos fuesen tan plásticos. La selección indicó 22 como el número correcto.

Más bien, ¡no sabía de la existencia de los otros 500! Supongo que son producidos por reacciones que no están relacionadas con el rna. Por la necesidad de no sé, ¿funciones específicas en las células? ¡Toxinas, señales, no sé!

No sabía que hay 500 aminoácidos en la naturaleza? ¿Son todos aminoácidos naturales o químicamente sintetizados?

Sé que aparte de los 20 aminoácidos naturales, algunas formas derivadas también existen en los sistemas vivos. ¡Pero nunca supe que la cantidad total de todos los tipos de aminoácidos sería superior a 100!