„Genetikai kód” változatai közötti eltérés

 

A kód azt határozza meg, hogy a DNS vagy RNS láncában egymás után következő [[nukleotid]]-hármasok alapján milyen sorrendben épülnek be az aminosavak a fehérjébe annak szintézise során. A három nukleotid (az úgynevezett kodon) egy aminosavat kódol.

A szervezet felépítésére vonatkozó információ a DNS-ben található, annak bázissorrendjében, szekvenciájában. A DNS-en elhelyezkedő egyes génekről hírvivő RNS (mRNS) íródik át ami a sejtmagból ([[Eukarióták|eukarióta]] sejt esetén) kikerül a [[Citoplazma|citoplazmába]] és a riboszómák at RNS bázissorrendje alapján a tRNSek segítségével összeállítják a szintén láncszerű (a láncot aminosavak alkotják) fehérjéket. A fehérjék határozzák meg, hogy egy sejtnek milyen a felépítése és milyen kémiai reakciók zajlanak le benne.

Miután [[James D. Watson|Watson]] és [[Francis Crick|Crick]] felfedezte a DNS szerkezetét, a következő lépés a sejtek működésének megértésben az volt, hogy a nukleinsavak nukleotid- vagy bázissorrendje hogyan fordítódik le a fehérjék aminosavsorrendjére. Mivel négyfajta nukleotidnak ([[adenin]], [[guanin]], [[citozin]], [[timin]] -illetve az RNS-ben timin helyett [[uracil]]; rövidítve A, G, C, T és U) 20 aminosavat kell kódolnia, a kód nem állhatott két nukleotidból, mert az csak 16 különböző variációt tett lehetővé. Feltételezték, hogy egy aminosavat legalább három bázis kódol, amelyek 64-féleképpen tudnak kapcsolódni egymás után.

 

1961-ben Crick és munkatársai bebizonyították, hogy a kód három bázisból áll. Ugyanebben az évben [[Marshall Warren Niremberg|Marshall Niremberg]] és Heinrich J. Matthaei sejtmentes transzlációs rendszerben kimutatta, hogy a poliuracilról (melynek szekvenciája UUUUU...) csak [[Fenil-alanin|fenilalanint]] tartalmazó peptidlánc íródik át, vagyis a fenilalanin kódja UUU. Ezután [[Severo Ochoa]] laboratóriumában hasonló módszerrel kiderítették, hogy az AAA [[Lizin|lizint]] kódol, a CCC pedig [[Prolin|prolint]]. A kód többi részét [[Har Gobind Khorana]] fejtette meg többféle bázist tartalmazó (pld. ACACAC...) nukleotidláncok segítségével. Tőle függetlenül Niremberg is sok kódot meghatározott a t-RNSek aminosavkötőképességének segítségével. [[Robert W. Holley]] a transzfer-RNS szerkezetét határozta meg, amely megköti az aminosavakat és az mRNS megfelelő kodonjához kapcsolódik. A három kutató 1968-ban [[Fiziológiai és orvostudományi Nobel-díj|fiziológiai Nobel-díjban]] részesült.

Az alábbi táblázatban látható, hogy a DNS-ben az egyes kodonok milyen aminosavnak felelnek meg. RNS esetén a timin (T) uracilra (U) cserélendő. Három kodon, a TAA, TGA és TAG nem kódol aminosavat, hanem megállítja az átírást, ún. stopkodonok; olyan szerepet játszanak, mint a pont a mondat végén. A stopkodonokat "színük alapján" különböztetik meg.

 

{| class="wikitable"

|+ A genetikai kód

!colspan=8| második bázis

|-

!colspan=2| {{{T|T}}}

|}

 

Mivel a DNS (vagy RNS) szekvenciájában semmi sem választja el egymástól a kodonokat (nincsen közöttük "vessző"), nem mindegy honnan kezdik el a leolvasást. Például egy GGGAAACCC sorrendű DNS-szakasz az első bázistól kezdve GGG, AAA és CCC kodonokat tartalmaz (ami glicin-lizin-prolinra íródik át), a másodiktól kezdve az olvasást viszont GGA és AAC-t (glicin-aszparagin), a harmadiktól pedig GAA-ACC-t kapunk, ami glutaminsav-treonint ad. Vagyis minden szekvencia háromféleképpen olvasható le, attól függően, hogy hol kezdjük el. Ez az úgynevezett [[leolvasási keret]] (angol kifejezéssel ''reading frame''). Jól látható, hogy ha egy [[mutáció]] következtében egy vagy két bázis elvész a szekvenciából (vagy hozzáadódik), az teljesen tönkreteszi az utána következő bázisok leolvasását, mert a leolvasási keret eltolódik.

[[Fájl:GeneticCode21-version-2.svg|bélyegkép|A genetikai kód]]

A leolvasás kezdetét többnyire egy ATG (mRNS-en AUG) kodon jelzi, ami egyben a [[metionin]] kódja is. Az AUG jelenléte önmagában nem elég, ''[[Escherichia coli|E. coli]]''-ban az ún. Shine-Dalgarno szekvencia jelzi, hogy startkodon és nem egyszerű metioninkódoló szakaszról van szó; ezenkívül iniciációs faktorokra is szükség van a leolvasás megkezdésére. Egyes fajok a GUG-t vagy UUG-t használják startkodonként: normálisan ezek valinként vagy leucinként íródnak át, de kezdőkodonként metionint (baktériumokban formilmetionint) jelentenek.

 

A leolvasás végét a három stopkodon közül valamelyik jelzi. Felfedezőik "színekkel" különböztették meg őket: az UAG borostyán, UGA opál, az UAA okker. A borostyán Harris Bernsteinről kapta a nevét (németül a ''bernstein'' [[Borostyán (fosszília)|borostyánkő]]), a többieket ezután nevezték el szintén színek alapján.

A négy különféle bázis három kombinációja összesen 64 lehetőséget jelent, vagyis még a stopkodonokat beleszámítva is jóval többet, mint a húszféle aminosav. Ezért az aminosavak többségét több kodon is kódolja, ezt nevezik a kód degeneráltságának. Az aminsavak kodonjainak első bázisa - a [[leucin]] kivételével - mindig egyforma, és az esetek többségében a második is; a harmadik viszont szinte mindig különbözik. Erre mondják, hogy a kód "lötyög", csak az első bázis fix. Létezik olyan feltételezés, hogy az élet kezdetén a kodonok csak két bázisból álltak (esetleg közöttük egy elválasztó "vessző" bázissal) és csak 16 vagy kevesebb aminosavból épültek fel a fehérjék is. Később a kód hárombetűsre változott és az aminosavak száma kibővült.

 

A kód degeneráltsága azzal jár együtt, hogy a pontmutációk (melyek egy bázis megváltozásával járnak) nem feltétlenül jelennek meg fehérjeszinten. Például ha a GGC megváltozik GGA-ra, a kódolt aminosav ugyanúgy [[glicin]] marad. Ezek semleges mutációk és anélkül felhalmozódhatnak a DNS-ben, hogy annak bármilyen külső jele mutatkozna.

Az univerzális genetikai kódtól az első eltérést 1979-ben fedezték fel az emberi [[Mitokondrium|mitokondriumokban]]. Azóta több apró eltérésre derült fény, főleg a mitokondriumban. A ''[[Mycoplasma]]'' fajok a TGA stopkodont [[Triptofán|triptofánként]] fordítják, egyes élesztőgombafajok pedig (pld. a ''[[Candida albicans]]'') a CTG-t [[leucin]] helyett [[Szerin|szerinként]] olvassák. Mivel a [[Vírus|vírusok]] a gazdaszervezet fehérjeszintetizáló apparátusát használják, az ő kódjuknak is ugyanolyannak kell lennie, akkor is ha a gazdasejté eltér az univerzális kódtól.

 

 

A kevés kivételtől eltekintve az összes szervezet teljesen ugyanazt a genetikai kódot használja, ami a földi élet monofiletikus (közös leszármazási vonalhoz tartozó) eredetére utal.

{{fordítás|en|Genetic code|oldid=599024908}}

[[Kategória:Molekuláris biológia]]

[[Kategória:Genetika]]