Los aminoácidos son sustancias orgánicas caracterizadas por contener en su molécula un grupo amino (-NH2) y un grupo carboxilo (-COOH). De todos los aminoácidos naturales conocidos, los más comunes son aquellos que forman parte de las proteínas y que están codificados en el material genético. Estos aminoácidos son los que se conocen como aminoácidos proteinogénicos.
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¿Cuáles son?
El material genético está formado por cadenas de nucleótidos, también llamados como bases nitrogenadas. Los nucleótidos que componen el ADN son la adenina (A), la timina (T), la guanina (G) y la citosina (C). Cada aminoácido está codificado en un codón, que es un grupo de tres nucleótidos. También existen codones que no codifican para aminoácidos sino que actúan como señales para el inicio y parada de la transcripción.
En la mayoría de seres vivos se encuentran un total de 22 aminoácidos proteinogénicos, cada uno de ellos codificado por uno o varios codones. 20 de ellos se consideran dentro del código genético universal y 2, pirrolisina y selenocisteína, se producen por mecanismos especiales de traducción que se dan sólo en algunos organismos.
Además, las bacterias utilizan N-formilmetionina en lugar de metionina como el resto de organismos. Por ello, algunos autores hablan de 23 aminoácidos proteinogénicos, incluyendo el N-formilmetionina, en lugar de 22. En cualquier caso, sólo 21 están presentes en eucariotas, ya que no se ha encontrado pirrolisina ni N-formilmetionina en ningún organismo eucariota.
| Nombre | Abreviatura | Codones codificantes |
|---|---|---|
| Alanina | Ala | GCU, GCC, GCA, GCG |
| Cisteína | Cys | UGU, UGC |
| Ácido aspártico | Asp | GAU, GAC |
| Ácido glutámico | Glu | GAA, GAG |
| Fenilalanina* | Phe | UUU, UUC |
| Glicina | Gly | GGU, GGC, GGA, GGG |
| Histidina* | His | CAU, CAC |
| Isoleucina* | Ile | AUU, AUC, AUA |
| Lisina* | Lys | AAA, AAG |
| Leucina* | Leu | UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG |
| Metionina, N-formilmetionina*† | Met, fMet | AUG |
| Asparagina | Asn | AAU, AAC |
| Pirrolisina** | Pyl | UAG |
| Prolina | Pro | CCU, CCC, CCA, CCG |
| Glutamina | Gln | CAA, CAG |
| Arginina | Arg | CGU, CGC, CGA, CGG, AGA, AGG |
| Serina | Ser | UCU, UCC, UCA, UCG, AGU, AGC |
| Treonina* | Thr | ACU, ACC, ACA, ACG |
| Selenocisteína** | Sec | UGA |
| Valina* | Val | GUU, GUC, GUA, GUG |
| Triptófano* | Trp | UGG |
| Tirosina | Tyr | UAU, UAC |
| Notas: * Aminoácidos esenciales para el humano. ** El codón UAG es normalmente un codón de parada que no codifica para ningún aminoácido, excepto en algunos organismos procariotas metanogénicos que codifica para el aminoácido pirrolisina. El codón UGA es normalmente un codón de parada pero si está cerca de la secuencia de nucleótidos SECIS (hay 5 SECIS diferentes), entonces codifica para selenocisteína. † El codón AUG es un codón de inicio de traducción y en bacterias es traducido a N-formilmetionina mientras que el resto de organismos es traducido a metionina. | ||
Además de estos, existen otros aminoácidos naturales con función biológica que no forman parte de proteínas, estos son los aminoácidos no proteinogénicos. Los aminoácidos no proteinogénicos suelen ser resultado de moficaciones postraduccionales de proteínas (después de la traducción del ARN en los ribosomas) o por reacciones de biosíntesis a partir de otras sustancias, codificadas o no en el ADN, por ejemplo GABA, L-DOPA, triyodotironina, hidroxiprolina o la selenometionina.
¿Cómo se incorporaron a la vida?
El conjunto de aminoácidos proteinogénicos parece haber sido escogido a lo largo de la evolución de forma arbitraria. Al menos, con los conocimientos que se tienen actualmente no se puede explicar por qué son estos y no otros, los aminoácidos que han terminado formando parte las proteínas codificadas en el ADN.
Todos los aminoácidos proteinogénicos naturales tienen los dos grupos funcionales, el amino y el carboxilo, unidos al primer carbono de la cadena, esta es la posición alfa, de ahí que se conozcan como alfa-aminoácidos. Diferentes experimentales de abiogénesis artificial han mostrado que los aminoácidos tipo alfa predominan en sopas primordiales basadas predominantemente en agua, similares a los caldos de cultivo en los que se cree que tuvo lugar el origen de la vida hace miles de millones de años. Es probable que esta sea la razón de que contemos con ellos formando parte de cualquier forma de vida del planeta Tierra.
Además, se ha observado que los aminoácidos proteinogénicos están relacionados con los aminoácidos que pueden ser reconocidos por los sistemas autocatalíticos de los ribozimas, lo que excluiría a los aminoácidos no proteinogénicos de las formas de vida basadas en nucleótidos.