Genetický kód: Porovnání verzí
→Externí odkazy: + Kategorie:Translace |
doplnění výjimek |
||
| Řádek 256: | Řádek 256: | ||
U některých [[zelené řasy|zelených řas]] se vyvinul nekanonický kód, při kterém UAG a UAA translaci neukončují a namísto toho kódují [[glutamin]].<ref name="Cocquyt"/> |
U některých [[zelené řasy|zelených řas]] se vyvinul nekanonický kód, při kterém UAG a UAA translaci neukončují a namísto toho kódují [[glutamin]].<ref name="Cocquyt"/> |
||
U některých druhů [[archea|archeí]] a [[baktérie|baktérií]] je při biosyntéze enzymů pro metabolismus metanu normální ''Stop''-funkce kodónu UAG modifikována přítomností zvláštní genové sekvence mRNA, umožňující navázat pyrolysinovou tRNA a zabudovat do proteinu [[pyrolysin]]. Při biosyntéze některých proteinů [[archea|archeí]], [[baktérie|baktérií]] i [[eukaryota|eukaryot]] umožňuje podobný mechanismus ignorovat při translaci normální ''Stop''-funkci kodónu UGA, navázat selenosysteinovou tRNA, vzniklou selenizací serinové tRNA, a zabudovat do proteinu [[selenocystein]]. |
|||
=== Startkodóny === |
=== Startkodóny === |
||
Verze z 28. 4. 2011, 10:50
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.
Genová exprese
Genetická informace nesená organismem (jeho genom) je zapsaná v molekule DNA (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 kodónu (tripletu) 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, podle kterého byl vytvořen (viz Centrální dogma molekulární biologie)
Kodón
Kodón neboli triplet je označení tří za sebou jdoucích bází v mRNA. Určuje druh aminokyseliny. Ke každému kodónu existuje komplementární antikodón, což jsou vlastně tři za sebou jdoucí báze 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 v mRNA, začíná u něj translace, většinou AUG, výjimečně GUG
- Stop kodón - končí u něj proteosyntéza, UAA, UAG, UGA
Tabulka 1: RNA kodón → aminokyselina
| 2nd base | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| U | C | A | G | ||
| 1st base |
U |
UUU (Phe/F)Fenylalanin |
UCU (Ser/S)Serin |
UAU (Tyr/Y)Tyrosin |
UGU (Cys/C)Cystein |
| C |
CUU (Leu/L)Leucin |
CCU (Pro/P)Prolin |
CAU (His/H)Histidin |
CGU (Arg/R)Arginin | |
| A |
AUU (Ile/I)Isoleucin, Start2 |
ACU (Thr/T)Threonin |
AAU (Asn/N)Asparagin |
AGU (Ser/S)Serin | |
| G |
GUU (Val/V)Valin |
GCU (Ala/A)Alanin |
GAU (Asp/D)Kyselina asparagová |
GGU (Gly/G)Glycin | |
1Kodón AUG kóduje methionin a slouží jako iniciační místo: první AUG v mRNA je místo, kde translace začíná.
2Toto je startovní kodón pouze u některých prokaryot
3U některých zelených řas se vyvinul nekanonický kód, při kterém UAG a UAA kódují glutamin[2]
4U některých druhů archeí a baktérií je při biosyntéze enzymů pro metabolismus metanu normální Stop-funkce kodónu UAG modifikována přítomností zvláštní genové sekvence mRNA, umožňující navázat pyrolysinovou tRNA a zabudovat do proteinu pyrolysin (Pyl/O).
5Při biosyntéze některých proteinů archeí, baktérií i eukaryot je normální Stop-funkce kodónu UGA díky zvláštní genové sekvenci mRNA ignorována, což umožňuje navázat selenosysteinovou tRNA vzniklou selenizací serinové tRNA a zabudovat do proteinu selenocystein (Sec/U).
Tabulka 2: aminokyselina → kodón(y)
| Ala | A | GCU, GCC, GCA, GCG | Lys | K | AAA, AAG |
| Arg | R | CGU, CGC, CGA, CGG, AGA, AGG | Met | M | AUG |
| Asn | N | AAU, AAC | Phe | F | UUU, UUC |
| Asp | D | GAU, GAC | Pro | P | CCU, CCC, CCA, CCG |
| Cys | C | UGU, UGC | Pyl | O | UAG2 |
| Gln | Q | CAA, CAG (UAA, UAG)1 | Sec | U | UGA3 |
| Glu | E | GAA, GAG | Ser | S | UCU, UCC, UCA, UCG, AGU, AGC |
| Gly | G | GGU, GGC, GGA, GGG | Thr | T | ACU, ACC, ACA, ACG |
| His | H | CAU, CAC | Trp | W | UGG |
| Ile | I | AUU, AUC, AUA | Tyr | Y | UAU, UAC |
| Leu | L | UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG | Val | V | GUU, GUC, GUA, GUG |
| Start | AUG, GUG | Stop | UAG1,2, UGA3, UAA1 |
1U některých zelených řas se vyvinul nekanonický kód, při kterém UAG a UAA kódují glutamin[2]
2U některých druhů archeí a baktérií je při biosyntéze enzymů pro metabolismus metanu normální Stop-funkce kodónu UAG modifikována přítomností zvláštní genové sekvence mRNA, umožňující navázat pyrolysinovou tRNA a zabudovat do proteinu pyrolysin (Pyl/O).
3Při biosyntéze některých proteinů archeí, baktérií i eukaryot je normální Stop-funkce kodónu UGA díky zvláštní genové sekvenci mRNA ignorována, což umožňuje navázat selenosysteinovou tRNA vzniklou selenizací serinové tRNA a zabudovat do proteinu selenocystein (Sec/U).
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)
Technické detaily
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".
U některých zelených řas se vyvinul nekanonický kód, při kterém UAG a UAA translaci neukončují a namísto toho kódují glutamin.[2]
U některých druhů archeí a baktérií je při biosyntéze enzymů pro metabolismus metanu normální Stop-funkce kodónu UAG modifikována přítomností zvláštní genové sekvence mRNA, umožňující navázat pyrolysinovou tRNA a zabudovat do proteinu pyrolysin. Při biosyntéze některých proteinů archeí, baktérií i eukaryot umožňuje podobný mechanismus ignorovat při translaci normální Stop-funkci kodónu UGA, navázat selenosysteinovou tRNA, vzniklou selenizací serinové tRNA, a zabudovat do proteinu selenocystein.
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.
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.
Reference
- ↑ genetika.wz.cz
- ↑ a b c COCQUYT, Ellen; GILE, Gillian H.; LELIAERT, Frederik, Heroen Verbruggen, Patrick J. Keeling, Olivier De Clerck. Complex phylogenetic distribution of a non-canonical genetic code in green algae. S. 1-24. BMC Evolutionary Biology [online]. 26. říjen 2010 [cit. 2010-10-29]. Svazek 10, čís. 327, s. 1-24. Dostupné online. PDF [1]. ISSN 1471-2148. DOI 10.1186/1471-2148-10-327. (anglicky)
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.