Genetinis kodas

Straipsnis iš Enciklopedijos Lietuvai ir Pasauliui (ELIP).

Genetinis kodas yra sistema taisyklių, pagal kurias DNR arba RNR molekulėje nukleotidų sekomis užrašoma informacija, reikalinga baltymų sintezei.

Genetinis kodas yra vienodas visiems gyviesiems organizmams[1]. Manoma, kad tai įrodymas, jog visa Žemės gyvybė kilusi iš vieno bendro pirmtako.

Pagrindiniai principai

  • Kiekviena amino rūgštis koduojama trimis vienas po kito sekančiais nukleotidais (kodonu).
  • Gretimi kodonai nepersikloja ir skirtukų tarp kodonų nėra. Taigi galimi trys skaitymo rėmeliai (CAUcau, cAUCau, caUCAu).
  • Ta pati aminorūgštis beveik visada koduojama keletu skirtingų kodonų (kodas perteklinis, arba išsigimęs). Aminorūgšties tipas (hidrofobinė, hidrofilinė ir pan) gana dažnai išlieka ir pakeitus antrą ar net pirmą kodono nukleotidą. Skirtingų tos pačios reikšmės kodonų dažnis evoliuciškai labiau nutolusiuose organizmuose skirtingas.
  • Tas pats kodonas koduoja tik vieną aminorūgštį (kodas vienareikšmis).
  • Transliuojamo baltymo pradžia žymima starto kodonu (AUG[1]), pabaiga "stop" kodonu (UAA, UAG, UGA).
  • RNR seka transliuojama tik viena (5'→3) kryptimi.
  • Esant papildomų reguliuojančių sekų, stop kodonai gali būti panaudojami pagrindinio kodo lentelėje nesančioms aminorūgštims, įjungti.

Visi kodonai koduoja tik L - aminorūgštis. Tą pat aminorūgštį koduojantys sinonimai dažniausiai skiriasi trečiosios pozicijos nukleotidu. Palyginus su galimų kodonų skaičiumi (64), aminorūgščių nedaug ir, tikėtina, evoliucinėje praeityje buvo dar mažiau. Pagaliau stop kodonų grupavimasis lentelėje šiek tiek primena kokią tai aminorūgštį koduojančių kodonų grupavimasi.

Alternatyvios stop kodonų reikšmės

Specifinėmis aplinkybėmis, esant papildomoms reguliacinėms sekoms, stop kodonas UGA koduoja selenocisteiną[2] o UAG piroliziną[3]. Šios dvi aminorūgštys turi savo specifines transportines RNR. Papildomos reguliacinės sekos gali būti tiek transliuojamoje, tiek ir netransliuojamoje RNR dalyje.

Skaitymo rėmeliai

Paprastai į RNR verčiama ir vėliau į baltymą transliuojama tik viena iš dviejų esančių DNR grandinių. Retais atvejais (daugiausia virusams, kuriems gali būti svarbu turėti mažą genomą) baltymus gali koduoti ir abi grandinės. Panašiai, paprastai transliuojamas tik vienas iš trijų galimų rėmelių. Jį dažniausiai nesunku atpažinti nes kituose dviejuose būna nemažai stop kodonų.

RNR taip pat turi netransliuojamų sekų kurios žymi jog netoli esantis starto kodonas iš tiesų reiškia baltymo sekos pradžią. Naujo baltymo sintezė pradedama ne ties kiekvienu starto kodonu.

Genetiniu kodu užkoduota ne visa organizmą sukurti reikalinga informacija. Yra daug svarbių netransliuojamų RNR (pavyzdžiui, transportinės, ribosominės) bei įvairių valdančių bei reguliuojančių sekų.

Kodas

Aminorūgštys: hidrofobinės hidrofilinės šarminės rūgštinės stop kodonai
Standartinis genetinis kodas
1
nukleotidas
2 nukleotidas 3
nukleotidas
U C A G
U UUU (Phe/F) Fenilalaninas UCU (Ser/S) Serinas UAU (Tyr/Y) Tirozinas UGU (Cys/C) Cisteinas U
UUC UCC UAC UGC C
UUA (Leu/L) Leucinas UCA UAA Stop (Ochre[4]) UGA Stop (Opal) arba selenocisteinas[2] A
UUG UCG UAG Stop (Amber) arba pirolizinas[3] UGG (Trp/W) Triptofanas     G
C CUU CCU (Pro/P) Prolinas CAU (His/H) Histidinas CGU (Arg/R) Argininas U
CUC CCC CAC CGC C
CUA CCA CAA (Gln/Q) Glutaminas CGA A
CUG CCG CAG CGG G
A AUU (Ile/I) Izoleucinas ACU (Thr/T) Treoninas         AAU (Asn/N) Asparaginas AGU (Ser/S) Serinas U
AUC ACC AAC AGC C
AUA ACA AAA (Lys/K) Lizinas AGA (Arg/R) Argininas A
AUG[5] (Met/M) Metioninas ACG AAG AGG G
G GUU (Val/V) Valinas GCU (Ala/A) Alaninas GAU (Asp/D) Aspartatas GGU (Gly/G) Glicinas U
GUC GCC GAC GGC C
GUA GCA GAA (Glu/E) Gliutamo rūgštis GGA A
GUG GCG GAG GGG G

Šaltiniai ir pastabos

  1. 1,0 1,1 Šiuo metu aptikta nukrypimų nuo „standartinio kodo“ (daugiausia mitochondrijose bei mikoplazmose). Visgi šie pakitimai nėra dideli, dauguma kodonų (ir juo labiau bendra struktūra) lieka tie patys.
  2. 2,0 2,1 Baranov P. V.; Gesteland R. F.; Atkins, J. F.. „Recoding: Translational Bifurcations in Gene Expression“. Gene, 286 (5), 187–201 (2002). DOI:10.1016/S0378-1119(02)00423-7. PMID 11943474. 
  3. 3,0 3,1 Théobald-Dietrich A, Giegé R, Rudinger-Thirion J. „Evidence for the existence in mRNAs of a hairpin element responsible for ribosome dependent pyrrolysine insertion into proteins“. Biochimie, 87 (9-10), 813–7 (2005). DOI:10.1016/j.biochi.2005.03.006. PMID 16164991. 
  4. Ochre, Opal ir Amber yra istoriniai stop kodonų pavadinimai
  5. AUG yra baltymo pradžią žymintis kodonas tačiau gali pasitaikyti ir toliau jo sekoje. Sekos pradžioje esantis AUG koduoja prokariotuose koduoja kitą rūgštį, formil-metioniną. Visur kitur AUG koduoja metioniną.


Sudarytojai, rašytojai ir redaktoriai

Kitur naudojant ar cituojant šį straipsnį, būtina nurodyti jo sumanytojus, sudarytojus, rašytojus ir redaktorius.
  • Audrius Meškauskas – autorius ir redaktorius – 95% (+7321-2223=5098 wiki spaudos ženklai).
  • Vitas Povilaitis – autorius ir redaktorius – 35% (+2729-93=2636 wiki spaudos ženklai).