Biologia de los microorganismos-1068 (417)

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198 G E N Ó M I C A , G E N É T I C A Y V I R O L O G Í A
Un ORF probablemente será también funcional si su secuen-
cia es similar a las secuencias de los ORF de los genomas de 
otros organismos (independientemente de que codifiquen o no 
proteínas conocidas), o si el ORF contiene una secuencia cono-
cida que codifica un dominio funcional de una proteína. Ello 
es debido a que las proteínas con funciones similares en célu-
las diferentes suelen tener un origen evolutivo común y típica-
mente comparten características estructurales y de secuencia 
(Sección 6.11). Con un ordenador se pueden buscar secuencias 
parecidas en bases de datos como GenBank. En esta base de 
datos, que contiene más de 200.000 millones de pares de bases 
de secuencias, se pueden hacer búsquedas en línea en http://
www.ncbi.nlm.nih.gov/Genbank/. La herramienta de búsqueda 
de datos más utilizada es BLAST (del inglés Basic Local Align-
ment Search Tool, herramienta de búsqueda de alineamientos 
locales), que tiene diversas variantes según se busquen secuen-
cias de ácidos nucleicos o de proteinas. Por ejemplo, el dispo-
sitivo BLASTn busca en bases de datos de ácidos nucleicos 
usando una consulta para ácidos nucleicos, mientras BLASTp 
busca en las bases de datos de proteínas usando una consulta 
para proteínas.
ORFs no caracterizados
Aunque existen diferencias entre los organismos, en la mayoría 
de los genomas el número de genes cuya función puede identifi-
carse claramente es aproximadamente el 70 % del número total 
de ORF detectados. Los ORF no caracterizados (o desconoci-
dos) se dice que codifican proteínas hipotéticas, proteínas que 
probablemente existan, aunque su función se desconoce. Un 
ORF no caracterizado tiene un marco de lectura ininterrum-
pido de una longitud razonable, y necesariamente codones de 
inicio y de parada (Figura 6.6). Sin embargo, la proteína que 
codifica carece de suficiente homología de secuencia con cual-
quier proteína conocida como para ser identificada como tal.
A medida que se identifican las funciones de los genes en un 
organismo, se pueden asignar también las funciones de ORF 
homólogos en otros organismos. No obstante, ya se han iden-
tificado la mayoría de los genes para la síntesis de macromolé-
culas y del metabolismo central, esenciales para el crecimiento. 
Por tanto, es probable que la mayoría de los ORF restantes codi-
fiquen proteínas no esenciales.
Se predice que muchos de los genes no identificados de E. 
coli codifican proteínas reguladoras o redundantes, algunas de 
las cuales probablemente sean necesarias solo en condiciones 
una sola cadena, ambas cadenas se transcriben en alguna parte 
del genoma (en todos, excepto en los plásmidos más pequeños 
o en los genomas víricos). Por ello, es necesaria la inspección
computarizada de ambas cadenas.
La primera etapa para encontrar un ORF es localizar los 
codones de inicio y de parada en la secuencia ( Sección 4.11 
y 4.5). Sin embargo, los codones de inicio y de parada dentro del 
mismo marco de lectura aparecerán al azar con una frecuen-
cia razonable. Por tanto, se necesitan otras pistas. La mayoría 
de las proteínas celulares contiene 100 o más aminoácidos, de 
modo que la mayoría de los ORF funcionales serán más largos 
de 100 codones (300 nucleótidos). No obstante, ignorar ORF 
más cortos de 100 codones nos hará perder algunos genes cor-
tos pero auténticos. En Bacteria, la traducción comienza en 
codones de inicio que se localizan inmediatamente después de 
una secuencia de unión del ribosoma (secuencia Shine–Dal-
garno) en el mRNA ( Sección 4.13). Por tanto, encontrar 
posibles secuencias de Shine–Dalgarno puede resultar útil para 
establecer si un ORF es funcional y qué codón de inicio se usa 
realmente.
Para la mayoría de los 20 aminoácidos existe más de un codón 
( Tabla 4.5), y algunos codones se utilizan con más frecuencia 
que otros. Esto último es conocido como preferencia de codo-
nes (uso codónico) y esto difiere mucho entre organismos. Por 
ejemplo, la Tabla 6.3 muestra las diferentes preferencias de uso 
de los seis codones para la arginina en Escherichia coli, compa-
rado con sus usos en los humanos y en la mosca del vinagre. Si 
el uso codónico en un ORF determinado es muy diferente del 
uso codónico consensuado para el organismo en cuestión, el 
ORF puede no ser funcional, o bien ser funcional pero adqui-
rido mediante transferencia horizontal de genes (Sección 6.12).
Secuencia codificante
Estructura de un ORF
Sitio de unión
al ribosoma
Codón
de inicio
Codón
de parada
1. El ordenador
busca los posibles
codones de inicio.
2. El ordenador
busca los posibles
codones de parada.
4. El ordenador
busca posibles
RBS. 3. El ordenador
cuenta los codones
entre el inicio y el
codón de parada.
6. El ordenador
decide si un
ORF tiene
probabilidades
de ser genuino.
7. Lista de
ORF
probables.
5. El ordenador
calcula la
preferencia
codónica.
Figura 6.6 Identificación por ordenador de posibles ORF. El ordenador
revisa las secuencias de DNA buscando primero los codones de inicio y de 
parada. A continuación cuenta el número de codones en cada marco de 
lectura ininterrumpido y rechaza los demasiado cortos. La probabilidad de 
encontrar un ORF genuino es mayor si se encuentra un sitio probable de unión 
al ribosoma (RBS) a la distancia correcta del inicio del ORF. El cálculo de la 
preferencia de codones se utiliza para evaluar si un ORF cumple con el uso 
codónico del organismo que está siendo examinado. 
Tabla 6.3 Ejemplos de preferencia de codones
Codón 
para argininaa
Preferencia de cada codón para arginina (%)
Escherichia coli Mosca del vinagre Humano
AGA 1 10 22
AGG 1 6 23
CGA 4 8 10
CGC 39 49 22
CGG 4 9 14
CGU 49 18 9
aHay seis codones para arginina, véase la Tabla 4.5.
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