Genetski kod

Iz Wikipedije, proste enciklopedije
Skoči na: navigacija, iskanje
Shema prevajanja DNK (mRNK je izpuščena)

Genetski kod oz. genski kod je skupek pravil, po katerih žive celice informacije, zapisane v genetskem materialu (zaporedja DNK in mRNK), prevajajo v zaporedje aminokislin, ki gradijo beljakovine. Nukleinske kisline so zgrajene iz zaporedja nukleotidov, ki se razlikujejo po vsebovani dušikovi bazi. Pri DNK so to adenin, gvanin, timin in citozin, pri RNK pa namesto timina nastopa uracil. Kombinacija treh zaporednih baz, ki ji pravimo kodon, se s pomočjo prevajalnega sistema v ribosomih prevede v eno aminokislino.

RNK kodoni[uredi | uredi kodo]

nepolaren polaren bazičen kisel (stop-kodon)
Tabela prikazuje vseh 64 kodonov in ustrezajoče aminokisline. Smer mRNK je 5' proti 3'.
2. baza
U C A G
1.
baza
U UUU (Phe/F) fenilalanin

UUC (Phe/F) fenilalanin

UCU (Ser/S) serin

UCC (Ser/S) serin

UAU (Tyr/Y) tirozin

UAC (Tyr/Y) tirozin

UGU (Cys/C) cistein

UGC (Cys/C) cistein

UUA (Leu/L) levcin UCA (Ser/S) serin UAA "okra" (stop) UGA "opal" (stop)
UUG (Leu/L) levcin UCG (Ser/S) serin UAG "jantar" (stop) UGG (Trp/W) triptofan
C CUU (Leu/L) levcin

CUC (Leu/L) levcin

CCU (Pro/P) prolin

CCC (Pro/P) prolin

CAU (His/H) histidin

CAC (His/H) histidin

CGU (Arg/R) arginin

CGC (Arg/R) arginin

CUA (Leu/L) levcin

CUG (Leu/L) levcin

CCA (Pro/P) prolin

CCG (Pro/P) prolin

CAA (Gln/Q) glutamin

CAG (Gln/Q) glutamin

CGA (Arg/R) arginin

CGG (Arg/R) arginin

A AUU (Ile/I) izolevcin

AUC (Ile/I) izolevcin

ACU (Thr/T) treonin

ACC (Thr/T) treonin

AAU (Asn/N) asparagin

AAC (Asn/N) asparagin

AGU (Ser/S) serin

AGC (Ser/S) serin

AUA (Ile/I) izolevcin ACA (Thr/T) treonin AAA (Lys/K) lizin AGA (Arg/R) arginin
AUG[A] (Met/M) metionin
ACG (Thr/T) treonin AAG (Lys/K) lizin AGG (Arg/R) arginin
G GUU (Val/V) valin

GUC (Val/V) valin

GCU (Ala/A) alanin

GCC (Ala/A) alanin

GAU (Asp/D) asparaginska kislina

GAC (Asp/D) asparaginska kislina

GGU (Gly/G) glicin

GGC (Gly/G) glicin

GUA (Val/V) valin

GUG (Val/V) valin

GCA (Ala/A) alanin

GCG (Ala/A) alanin

GAA (Glu/E) glutaminska kislina

GAG (Glu/E) glutaminska kislina

GGA (Gly/G) glicin

GGG (Gly/G) glicin

A Kodon AUG kodira za metionin kot tudi služi kot mesto začetka prevajanja; na prvem zaporedju AUG v kodirajoči regiji mRNK se prevajanje prične, nadaljnja pa se prevedejo v metionin.[1].
Obrnjena tabela
Ala/A GCU, GCC, GCA, GCG Leu/L UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG
Arg/R CGU, CGC, CGA, CGG, AGA, AGG Lys/K AAA, AAG
Asn/N AAU, AAC Met/M AUG
Asp/D GAU, GAC Phe/F UUU, UUC
Cys/C UGU, UGC Pro/P CCU, CCC, CCA, CCG
Gln/Q CAA, CAG Ser/S UCU, UCC, UCA, UCG, AGU, AGC
Glu/E GAA, GAG Thr/T ACU, ACC, ACA, ACG
Gly/G GGU, GGC, GGA, GGG Trp/W UGG
His/H CAU, CAC Tyr/Y UAU, UAC
Ile/I AUU, AUC, AUA Val/V GUU, GUC, GUA, GUG
START AUG STOP UAA, UGA, UAG

Kodoni v nukleinskih kislinah niso fizično ločeni med seboj, zato je pomembno, kje se prevajanje začne. Za primer, zaporedje GGGAAACCC se lahko bere na tri različne načine – če prevajalni sistem začne z branjem pri prvem gvaninu, je zaporedje kodonov GGG AAA CCC, torej glicin - lizin - prolin. Če prične pri drugem, je zaporedje GGA AAC, torej lizin - asparagin, če pri tretjem pa GAA ACC, torej glutaminska kislina - treonin. Pravimo, da za vsako zaporedje obstajajo trije različni bralni okvirji. Po katerem bralnem okvirju se bo dogajalo prevajanje, določa t. i. začetni oz. start-kodon. Translacijski aparat nato prevaja zaporedje nukleotidnih baz v zaporedje aminokislin, dokler ne naleti na zaključni oz. stop-kodon, kjer se prevajanje konča.

Iz preglednice sta razvidni še dve lastnosti genskega koda: nedvoumnost in redundanca. Sistem je nedvoumen, ker se isto zaporedje nikoli ne prevede v dve ali več različnih aminokislin in redundančen, ker lahko isto aminokislino kodira več različnih zaporedij. Drugo lastnost imenujemo tudi z izrazom degeneriranost genetskega koda. Za primer, kodona GUU in GUC oba kodirata valin, noben od njiju pa ne katere druge aminokisline. Degeneriranost v praksi pomeni, da lahko pride do zamenjave kakšne od baz (točkovne mutacije), ne da bi to imelo vpliv na nastajajočo beljakovino. Takšni mutaciji pravimo »tiha«. Edina aminokislina, ki jo kodira samo en kodon, je metionin. AUG, ki ga kodira, je hkrati začetni kodon. Lahko pride tudi do mutacije, ki spremeni bralni okvir (npr. točkasta delecija). Takšna mutacija skoraj gotovo povzroči okvarjeno beljakovino.

Velika večina genov v živem svetu je kodirana po natanko enakih pravilih, zato včasih označujejo ta genetski kod kot »kanoničen«. V resnici obstaja nekaj različic, npr. v človeških mitohondrijih, kandidah itd.[2] Razlikam navkljub pa so si vsi genetski kodi močno podobni med seboj in mehanizem kodiranja je pri vseh enak.

Odkritje[uredi | uredi kodo]

Kmalu po odkritju zgradbe DNK je George Gamow objavil predpostavko, da mora biti koda za kodiranje aminokislin sestavljena iz treh znakov. Pri zaporedju štirih različnih baz je namreč 3 najmanjše število ponovitev, ki da s permutacijami več kot 20 kombinacij, kot je aminokislin, ki gradijo beljakovine. Leta 1961 sta Francis Crick in Sydney Brenner dokazala, da je temu res tako. Uporabila sta proflavin, ki se vriva med baze v nukleinski kislini in s tem povzroči premik bralnega okvirja za prevajanje. Le kadar so bile v zaporedje vrinjene natanko tri molekule proflavina je bila nastala beljakovina spet funkcionalna.

Istega leta sta Marshall Nirenberg in Heinrich J. Matthaei razvozlala prvi kodon. Uporabila sta izolirano zaporedje RNK, sestavljeno iz samih uracilov (UUUUUU...) in ugotovila, da polipeptid, ki nastane, gradi samo fenilalanin. S kombinacijami baz sta Nirenberg in Philip Leder razvozlala še nadaljnjih 53 od 64 kodonov. Z delom je nadaljeval Har Gobind Khorana, ki je razvozlal preostale. Za to odkritje so Nirenberg, Matthaei in Khorana leta 1968 prejeli Nobelovo nagrado za fiziologijo ali medicino.

Viri[uredi | uredi kodo]

  1. ^ Nakamoto T (marec 2009). "Evolution and the universality of the mechanism of initiation of protein synthesis". Gene 432 (1-2): 1–6. doi:10.1016/j.gene.2008.11.001. PMID 19056476. 
  2. ^ The Genetic Codes Zbrala Elzanowski A. in Ostell J., National Center for Biotechnology Information (NCBI), Bethesda, Maryland, ZDA. Pridobljeno 13.2.2010.

Zunanje povezave[uredi | uredi kodo]