GENETIC CODE

EXPANDED GENETIC CODE

From quantamagazine

In 1992, the mathematician E. Sathmary analyzed the consequences of adding or subtracting letters  to the current human genetic code, concluding that although it was possible to increase more characters, there was a risk that the added letters resemble each other, increasing the chances of a mismatch, shape distortion and increased DNA mutagenesis. In contrast, only 2 letters, restrict the emergence of complex bio-organisms. So, the existence of only 4 letters in our genetic code, represent a frozen character, restricted and optimal (fidelity and metabolic efficiency), induced by environmental conditions of the early Earth, where possibly the RNA performed simultaneously storing information and the catalytic work of  proteins. Now, the organic chemist Steven Benner (Foundation for Applied Molecular Evolution. Florida), after 30 years of experiments with artificial genetic codes has added two new letters (p and  z) to the  4  letters of our  genetic code. For Benner, the current DNA is a molecule that would work best, because nucleotides p and  z  align perfectly into  the present DNA, using the same bonds that links  two pairs of current letters, maintaining its natural shape and  because   DNA sequences that contained p and z letters do better than  traditional DNA. While the letter p carries a molecular structure which helps  folding phenomenon, the letter z carries a nitro group, which facilitates the  molecular bonding. According to Benner, an expanded genetic code could generate more combinations, more protein and/or eliminate the necessity of the latter. Instead the system: DNA-RNA-PROTEIN, life on other planets might be evolving with the system: DNA-RNA, capable of evolving faster and transmitting information in both directions. Benner adds that although the current genetic code produces 20 amino acids, a 6-letter code would produce 216  amino acids and billions of proteins, besides to  store far more genetic information. An RNA 6-letter code would do all the work of proteins catalyzing reactions better and produce more complex structures.

CÓDIGO GENÉTICO EXPANDIDO

En 1992, el matemático E. Sathmary analizo las  consecuencias de añadir o restar  letras al código genético humano actual, concluyendo que aunque  era posible incrementar  más caracteres,  existía el riesgo de que las letras añadidas se pareciesen mucho entre sí, incrementándose las posibilidades de un mal apareamiento, distorsión de la forma del DNA e incremento de la mutagénesis. Contrariamente, solo 2 letras,  restringirían  la emergencia de bio-organismos complejos. La existencia de  solo 4 letras en nuestro código genético, representaría un carácter helado, restringido y óptimo (fidelidad y eficiencia metabólica), inducido por  las condiciones  medioambientales de la Tierra primitiva, en las que posiblemente el RNA  realizaba  simultáneamente el almacenamiento   de  información y el trabajo catalítico de las proteínas. Ahora, el químico orgánico Steven Benner (Foundation for Applied Molecular Evolution. Florida),  tras  30 años de experimentos con códigos genéticos artificiales ha  añadido  2 nuevas letras (p y z), a las 4  básicas del  código genético humano. Para Benner, el DNA actual es una molécula que funcionaria mejor de ser perfeccionada, porque  los  nucleótidos p y z se acoplan  perfectamente al DNA actual, empleando los mismos enlaces que unen los 2 pares de letras actuales,  manteniendo su forma natural y porque las secuencias de DNA que contienen letras p y z evolucionan mejor  que el DNA tradicional. Mientras la  letra p porta una estructura molecular que ayuda al plegamiento proteico,  la letra z porta un grupo nitro, que facilita la unión molecular.  Según Benner,  un  código genético expandido generara más combinaciones, más proteínas y/o  prescindirá de estas últimas. En lugar del trío: DNA-RNA-PROTEINAS, la vida en otros planetas podría estar evolucionando con  el dúo: DNA-RNA, capaz de trasmitir  información en ambas direcciones, evolucionando más   rápido. Benner agrega,  que aunque el código genético actual produce  20 amino ácidos, un código de 6 letras produciría  216  amino ácidos y billones de  proteínas, además de almacenar muchísimo más información genética.   Un  RNA de 6 letras haría todo el trabajo de las proteínas, catalizando mejor las reacciones y produciendo estructuras más complejas.  

GENETIC CODE of  6 LETTERS

Floyd Romesberg  (Scripps Research, La Jolla, Ca.) et al,  inserted  two  new  nucleotides  in vitro: d5SICS-DNAM,  into the DNA of  the  bacterium  E. coli,  expecting   the new sequence   expand the genetic   code,  increase  its potential,  produce new proteins (by having more than  20 amino acids), get  new therapies  and  create    new tasks (possibility of replacing the current code). Cellular enzymes copied the 2 letters with high efficiency and fidelity  and  the resulting  bacteria propagate  in  stably form, the  expanded genetic alphabet. Romesberg  says  that  if any bacteria escape  from  the laboratory  to the  environment, this would revert to  his DNA of 4 letters. When   we   observe  our genetic code and   perceive the existence of 4 letters (nucleotides) and 2 pairs (GC and AT), we  ask ourselves : Why 4 letters? Why not six? 8? or 10? The   mathematician  E. Szathmary hypothesized, if the alphabet were larger, letters begin to resemble each other fairly, causing  base pairs mispairings and  a greater number of mutations. Biologists, like:  C. Woese and others argue that the 4 letters and  its  combinations reached an optimal,  paradoxically non-evolutionary state (frozen), so that  nucleic acids stored and express genetic information in the form of enzymatically active RNA molecules (ribozymes), allowing copying   general information with fidelity, self-reproduction and creation of efficient metabolic pathways. The current genetic code also exhibits ability to change, a  basic feature to evolve.

CODIGO   GENÉTICO  de   6   LETRAS

 Floyd Romesberg (Scripps Research, La Jolla, Ca.), et al, insertaron  in vitro dos nuevos   nucleótidos: d5SICS–dNaM,   al interior del  DNA de  la  bacteria: E. Coli, esperándose  que la  nueva secuencia  expanda el código, incremente  su potencial,   produzca  nuevas proteínas (al disponer de más de 20 aminoácidos),  se creen  nuevas terapias y nuevas tareas (posibilidad de reemplazar al código actual).  Las enzimas celulares copiaron  las   2 letras con alta eficiencia y fidelidad y la bacteria resultante propago de forma estable el alfabeto genético expandido.  Romesberg,  asegura  que si alguna bacteria  escapase del   laboratorio al medio ambiente, esta  revertiría a su DNA  de 4 letras.   Cuando al observar nuestro  código genético  percibimos la existencia de 4 letras (nucleótidos) y 2 pares de bases  (G-C y A-T), nos autopreguntamos: ¿Porque 4 letras?  ¿Porque no 6? 8? o 10?  Según  hipotetiza el matemático E. Szathmary, si el alfabeto fuese más  grande,  las letras empezarían a parecerse bastante entre sí, ocasionando  inadecuados  emparejamientos de pares de bases   y un mayor número de  mutaciones. Biólogos de la talla de C. Woese y otros sostienen que las  4 letras y sus combinaciones alcanzaron un estado optimo,  paradojalmente  no evolutivo (helado),  para que los  ácidos nucleicos almacenaran  y  expresaran información genética en forma de moléculas de  RNA enzimáticamente activas (ribozimas), permitiendo  fidelidad del copiado de la información general, autoreproducción  y creación  de vías metabólicas eficientes. El código genético actual exhibe además capacidad de cambio, característica básica  para evolucionar.