Las interacciones biofísicas apoyan la aparición de información en el código genético
Distribuciones de probabilidad de proximidad ajustadas por tamaño para una selección diferente de aminoácidos y nucleótidos. La proximidad es el átomo más cercano de un nucleótido al átomo más cercano de los 10 aminoácidos más cercanos en el cuadrado periódico 40. La relación de tiempo de simulación se ajusta para el tamaño del aminoácido y el nucleótido, de modo que se puedan comparar diferentes sistemas. La mayoría de las interacciones demuestran múltiples modos de unión, a ~1,9 Å, 2,5 y 4 Å. También es visible un pico adicional en torno a 5,5, que se interpreta como la distancia media al aminoácido más cercano cuando no está unido. La línea roja vertical indica un límite de 5 para el enlace. (a) Prolina. (b) Arginina. (c) aspartato. (D) fenilalanina. (e) glicina. – vida
Oculto en el código genético hay un «código dentro de los codones», que insinúa las interacciones biofísicas entre los aminoácidos y sus nucleótidos similares. Sin embargo, décadas de investigación no han logrado demostrar interacciones biofísicas sistémicas en todo el código. Usando dinámica molecular y simulaciones de RMN, analizamos las interacciones entre 20 aminoácidos estándar de proteínas y 4 mononucleótidos de ARN en 3 estados de carga.
Nuestras simulaciones muestran que el 50 % de los aminoácidos se unen mejor a su base media anticodón en el caso de la carga −1 compartida en el esqueleto del ARN, mientras que el 95 % de los aminoácidos interactúan fuertemente con al menos 1 de sus bases codificantes o anti.
La preferencia por la regla de la mediana antineuronal fue superior al 99 % de las asignaciones aleatorias. Verificamos una selección de nuestros resultados usando RMN y destacamos los desafíos con ambos métodos para interrogar un gran número de interacciones débiles. Finalmente, extendemos nuestras simulaciones a un rango de aminoácidos y nucleótidos, y confirmamos preferencias similares por nucleótidos similares.
A pesar de algunas discrepancias entre los patrones esperados y los observados en biología, la presencia de interacciones estereoquímicas débiles significa que las secuencias de ARN aleatorias pueden formar péptidos no aleatorios. Esto proporciona una explicación convincente para la aparición de información genética en biología.
Aaron Halpern, Lily R Partch, Kan Abraham, Stuart A Harrison, Minko Ann, John Christodoulou y Nick Lane
Al-Hayat 2023, 13 (5), 1129; DOI: 10.3390/vida13051129
https://www.mdpi.com/2075-1729/13/5/1129 (acceso abierto)
Astrobiología y Genómica
