Genetický kód

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie

Genetický kód představuje soubor pravidel, podle kterých se genetická informace uložená v DNA (respektive RNA) převádí na primární strukturu bílkovin - tj. pořadí aminokyselin v řetězci. Genetický kód je univerzální - stejný u většiny živých organismů, pouze u několika málo skupin a mitochondrií se vyskytují drobné odchylky. Podoba genetického kódu společná většině živých organismů se nazývá standardní genetický kód.

Obsah 1 Genová exprese 2 Kodón 3 Tabulka 1: RNA kodón -> aminokyselina 4 Tabulka 2: aminokyselina -> kodón(y) 5 Technické detaily 5.1 Stopkodóny 5.2 Startkodóny 5.3 Degenerovaný genetický kód 6 Reference 7 Literatura 8 Externí odkazy

[editovat] Genová exprese

Genetická informace nesená organismem (jeho genom) je zapsán v DNA molekule (s výjimkou některých nebuněčných organismů, u nichž tuto úlohu plní RNA). Každá funkční část (jednotka) DNA se nazývá gen. Každý gen se v procesu transkripce přepíše do odpovídající kratší molekuly mRNA, která slouží jako přenašeč informace od DNA k ribozómům - buněčným strukturám, na kterých probíhá translace (tvorba primární struktury bílkovin podle záznamu v mRNA). Pořadí aminokyselin se zde stanovuje tak, že ke každému tripletu (kodónu) se připojí tRNA s odpovídajícím antikodónem nesoucí aminokyselinu.

K jednotlivým kodónům tedy náleží odpovídající tRNA se specifickým antikodónem a specifickou aminokyselinou. Máme tedy 64 (4³) možných kombinací, 64 odlišných kodónů. V následujících tabulkách je zaznamenán standardní genetický kód. Je z něj patrné, že genetický kód je degenerovaný - jedna aminokyselina může odpovídat většímu množství odlišných kodónů. Z tohoto důvodu také nelze podle vyrobené bílkoviny zrekonstruovat podobu genu (respektive mRNA), podle kterého byl vytvořen (viz Centrální dogma)

[editovat] Kodón

Kodón neboli triplet je označení tří za sebou jdoucích bazí v mRNA. Určují druh aminokyseliny. Ke každému kodónu existuje komplementární antikodón, což jsou vlastně tři za sebou jdoucí baze tRNA komplementární ke kodónu. Jednotlivá tRNA je specifická pro určitou aminokyselinu. Každá aminokyselina může být kódována více kodóny, jeden kodón ale představuje pouze jednu aminokyselinu.^[1]

Výjimečné postavení mají:

• Iniciační kodón - podle něj se pozná začátek genové sekvence nukleotidů na mRNA, začíná u něj proteosyntéza, vetšinou AUG, výjimečně GUG
• Stop kodón - končí u něj proteosyntéza, UAA, UAG, UGA

[editovat] Tabulka 1: RNA kodón -> aminokyselina

Tato tabulka ukazuje všech 64 možných kodónů a aminokyseliny, které kódují.

		2nd base
		U	C	A	G
1st base	U	UUU (Phe/F)Fenylalanin UUC (Phe/F)Fenylalanin UUA (Leu/L)Leucin UUG (Leu/L)Leucin, Start	UCU (Ser/S)Serin UCC (Ser/S)Serin UCA (Ser/S)Serin UCG (Ser/S)Serin	UAU (Tyr/Y)Tyrosin UAC (Tyr/Y)Tyrosin UAA Ochre (Stop) UAG Amber (Stop)	UGU (Cys/C)Cystein UGC (Cys/C)Cystein UGA Opal (Stop) UGG (Trp/W)Tryptofan
	C	CUU (Leu/L)Leucin CUC (Leu/L)Leucin CUA (Leu/L)Leucin CUG (Leu/L)Leucin, Start	CCU (Pro/P)Prolin CCC (Pro/P)Prolin CCA (Pro/P)Prolin CCG (Pro/P)Prolin	CAU (His/H)Histidin CAC (His/H)Histidin CAA (Gln/Q)Glutamin CAG (Gln/Q)Glutamin	CGU (Arg/R)Arginin CGC (Arg/R)Arginin CGA (Arg/R)Arginin CGG (Arg/R)Arginin
	A	AUU (Ile/I)Isoleucin, Start2 AUC (Ile/I)Isoleucin AUA (Ile/I)Isoleucin AUG (Met/M)Methionin, Start1	ACU (Thr/T)Threonin ACC (Thr/T)Threonin ACA (Thr/T)Threonin ACG (Thr/T)Threonin	AAU (Asn/N)Asparagin AAC (Asn/N)Asparagin AAA (Lys/K)Lysin AAG (Lys/K)Lysin	AGU (Ser/S)Serin AGC (Ser/S)Serin AGA (Arg/R)Arginin AGG (Arg/R)Arginin
	G	GUU (Val/V)Valin GUC (Val/V)Valin GUA (Val/V)Valin GUG (Val/V)Valin, Start2	GCU (Ala/A)Alanin GCC (Ala/A)Alanin GCA (Ala/A)Alanin GCG (Ala/A)Alanin	GAU (Asp/D)Aspartát GAC (Asp/D)Aspartát GAA (Glu/E)Kyselina glutamová GAG (Glu/E)Kyselina glutamová	GGU (Gly/G)Glycin GGC (Gly/G)Glycin GGA (Gly/G)Glycin GGG (Gly/G)Glycin

¹Kodón AUG kóduje methionin a slouží jako iniciační místo: první AUG na mRNA, je místo, kde translace začíná.
²Toto je startovní kodón pouze u některých prokaryot

[editovat] Tabulka 2: aminokyselina -> kodón(y)

Tato tabulka ukazuje 20 aminokyselin, z nichž sestávají proteiny a kodóny pro každou z nich

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, GUG	Stop		UAG, UGA, UAA

Marshall W. Nirenberg a jeho laboratoř (National Institutes of Health) první provedla pokusy, které ukázaly na závislost mezi kodóny a aminokyselinami, které kódují. Har Gobind Khorana rozšířil Nirenbergovu práci a nalezl kódy pro aminokyseliny, které Nirenbergova metoda nalézt nemohla. Za svůj výzkum oba obdrželi Nobelovu cenu (1968)

[editovat] Technické detaily

[editovat] Stopkodóny

Stopkodóny, resp. terminační kodóny jsou kodóny ukončující translaci. Jsou tři: UAG, UGA a UAA a v anglické lit. jim přísluší následující nesystematická jména: UAG - amber (jantar), UGA - opal (opál), UAA - ochre (okr). Kodón amber pojmenovali jeho objevitelé Richard Epstein a Charles Steinberg po svém příteli Harrisi Bernsteinovi, jehož příjmení znamená v němčině "jantar". Zbývající dva kodóny byly pojmenovány vtipně opal a ochre pro zachování "barevného pojmenování".

[editovat] Startkodóny

Startkodóny, resp. iniciační kodóny jsou místem, kde dochází k zahájení translace. Na rozdíl od stopkodónů ale přítomnost startkodónu sama o sobě nestačí, je ještě zapotřebí, aby se poblíž nacházela sekvence umožňující napojení mRNA na ribozóm.

[editovat] Degenerovaný genetický kód

Genetický kód je degenerovaný, resp. redundantní, což znamená, že dva či více kodónů může kódovat jednu a tutéž aminokyselinu. Degenerované kodóny se obvykle liší ve své třetí pozici, viz kodóny GAA a GAG, které oba kódují glutamin. Tato degenerace genetického kódu umožňuje existenci tzv. tichých mutací.

Degenerovanost genetického kódu a z ní plynoucí existence tichých mutací značně zvyšuje toleranci substitučních mutací v degenerovaných kodónech. Např. kodóny kódující alanin (GCG, GCA, GCU, GCC) mohou po libosti mutovat na své třetí pozici, aniž by došlo k záměně aminokyseliny, kterou kódují. Naproti tomu aminokyselina histidin je kódována pouze dvěma kodóny, takže bez změny aminokyseliny je pouze jedna z možných tří mutací na třetí pozici.

[editovat] Reference

1. ↑ genetika.wz.cz]

[editovat] Literatura

• Knight, R.D. and Landweber, L.F. (1998). Rhyme or reason: RNA-arginine interactions and the genetic code. Chemistry & Biology 5(9), R215-R220. PDF version of manuscript
• Brooks, Dawn J.; Fresco, Jacques R.; Lesk, Arthur M.; and Singh, Mona. (2002). Evolution of Amino Acid Frequencies in Proteins Over Deep Time: Inferred Order of Introduction of Amino Acids into the Genetic Code. Molecular Biology and Evolution 19, 1645-1655.

[editovat] Externí odkazy

• Online DNA → Amino Acid Converter