La degeneración o redundancia [1] de los codones es la redundancia del código genético , que se manifiesta como la multiplicidad de combinaciones de codones de tres pares de bases que especifican un aminoácido. La degeneración del código genético es lo que explica la existencia de mutaciones sinónimas . [2] : Cap. 15
La degeneración del código genético fue identificada por Lagerkvist. [3] Por ejemplo, los codones GAA y GAG especifican el ácido glutámico y presentan redundancia; pero ninguno especifica ningún otro aminoácido y, por lo tanto, no son ambiguos o no demuestran ambigüedad.
Los codones que codifican un aminoácido pueden diferir en cualquiera de sus tres posiciones; sin embargo, la mayoría de las veces, esta diferencia está en la segunda o tercera posición. [4] Por ejemplo, el aminoácido ácido glutámico está especificado por los codones GAA y GAG (diferencia en la tercera posición); el aminoácido leucina está especificado por los codones UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG (diferencia en la primera o tercera posición); y el aminoácido serina está especificado por UCA, UCG, UCC, UCU, AGU, AGC (diferencia en la primera, segunda o tercera posición). [2] : 521–522
La degeneración se produce porque hay más codones que aminoácidos codificables. Por ejemplo, si hubiera dos bases por codón, entonces solo se podrían codificar 16 aminoácidos (4²=16). Como se requieren al menos 21 códigos (20 aminoácidos más el de terminación) y el siguiente número más grande de bases es tres, entonces 4³ da 64 codones posibles, lo que significa que debe existir alguna degeneración. [2] : 521–522
Se dice que una posición de un codón es un sitio degenerado n veces si solo n de los cuatro nucleótidos posibles (A, C, G, T) en esta posición especifican el mismo aminoácido. Una sustitución de nucleótido en un sitio degenerado 4 veces es siempre una mutación sinónima sin cambio en el aminoácido. [2] : 521–522
Un sitio menos degenerado produciría una mutación no sinónima en algunas de las sustituciones. Un ejemplo (y el único) de sitio degenerado triple es la tercera posición de un codón de isoleucina . AUU, AUC o AUA codifican isoleucina, pero AUG codifica metionina . En los cálculos, esta posición se considera a menudo como un sitio degenerado doble. [ ¿por qué? ] [2] : 521–522
Se dice que una posición no es degenerada si cualquier mutación en esa posición cambia el aminoácido. Por ejemplo, las tres posiciones del AUG de la metionina no son degeneradas, porque el único codón que codifica para la metionina es el AUG. Lo mismo ocurre con el UGG del triptófano. [2] : 521–522
Hay tres aminoácidos codificados por seis codones diferentes: serina , leucina y arginina . Solo dos aminoácidos están especificados por un solo codón cada uno. Uno de ellos es el aminoácido metionina , especificado por el codón AUG, que también especifica el inicio de la traducción; el otro es el triptófano , especificado por el codón UGG.
Estas propiedades del código genético lo hacen más tolerante a las mutaciones puntuales . Por ejemplo, en teoría, los codones degenerados cuádruples pueden tolerar cualquier mutación puntual en la tercera posición, aunque el sesgo de uso de codones restringe esto en la práctica en muchos organismos; los codones degenerados dobles pueden soportar mutaciones de silencio en lugar de mutaciones puntuales sin sentido o sin sentido en la tercera posición. Dado que las mutaciones de transición (mutaciones de purina a purina o de pirimidina a pirimidina) son más probables que las mutaciones de transversión (mutaciones de purina a pirimidina o viceversa), la equivalencia de purinas o de pirimidinas en sitios degenerados dobles agrega una tolerancia a fallas adicional. [2] : 531–532
Una consecuencia práctica de la redundancia es que algunos errores en el código genético causan solo una mutación sinónima, o un error que no afectaría a la proteína porque la hidrofilicidad o hidrofobicidad se mantiene por sustitución equivalente de aminoácidos ( mutación conservadora ). Por ejemplo, un codón de NUN (donde N = cualquier nucleótido) tiende a codificar aminoácidos hidrófobos, NCN produce residuos de aminoácidos que son pequeños en tamaño y moderados en hidropatía, y NAN codifica residuos hidrófilos de tamaño promedio. [5] [6] Estas tendencias pueden resultar de la ascendencia compartida de las aminoacil tRNA sintetasas relacionadas con estos codones.
Estos códigos variables para aminoácidos se permiten debido a bases modificadas en la primera base del anticodón del ARNt, y el par de bases formado se llama par de bases oscilante . Las bases modificadas incluyen inosina y el par de bases UG no Watson-Crick. [7]