Genetický kód je biologický program. Díky ní jsou aminokyselinové sekvence proteinů kódovány pomocí odpovídajících nukleotidových sekvencí. Toto kódování je triplet. To znamená, že jedna aminokyselina odpovídá sekvenci 3 nukleotidů mRNA. Takový triplet nukleotidů se nazývá kodon. Biologický text napsaný v mRNA čte ribozom. Dělá to důsledně. Začíná to iniciačním kodonem, tedy počátečním, a poté se přesuneme k dalším kodonům. Níže je uveden vysvětlující diagram.
Ve schématu písmena „a“označují aminokyselinové zbytky proteinu. Existuje 20 druhů z nich. A existuje 64 typů kodonů. To ukazuje, že ne každý kodon má aminokyselinu. Takové bezvýznamné kodony plní zvláštní funkci. Jsou odpovědné za značení konců proteinových řetězců. Nazývají se terminační kodony. Jiné kodony odpovídají některým aminokyselinovým zbytkům.
Je tedy vidět, že uvažovaný kód je tripletový, nepřekrývající se (čtení probíhá postupně, kodon po kodonu) a obsahuje terminační a iniciační kodony.
Jak se specialistům podařilo zjistit shodu každého aminokyselinového zbytku se specifickými kodony a určit, které kodony označují začátek a konec syntézy proteinového řetězce? K tomu bylo nutné přečíst 2 paralelní biologické texty - genom a aminokyselinu odpovídající konkrétnímu proteinovému genu. Protože buňky kód znají, byly požádány, aby rozpoznaly různé nukleotidové sekvence.
K tomu jsme vzali buněčné extrakty, které měly schopnost syntetizovat protein na RNA, ale neobsahovaly enzymy schopné štěpit RNA. Takové extrakty se nazývají acelulární systém.
Extrakt byl získán z bakterie E. coli a poté k ní byla přidána umělá RNA, sestávající pouze z uracilů. Tímto způsobem byl bezbuněčnému systému položena otázka: jaké aminokyselině odpovídá kodon UUU? Ukázalo se, že tomu odpovídá fenylalanin. Bylo tedy nalezeno dešifrování kódu. Poté byl proveden odpovídající překlad pro další aminokyseliny.
Plně dešifrovaný genetický kód je uveden níže. Ve středním kruhu jsou uvedeny první nukleotidy kodonů, ve druhém kruhu - druhém a ve třetím - třetím. Na vnější straně jsou naznačeny aminokyselinové zbytky odpovídající kodonům.
Propagační video:
Obrázek genetického kódu
Zakončovací kodony jsou označeny symbolem TEP. Jaké jsou symboly pro iniciační kodony? Neexistují žádné takové speciální kodony. Za určitých podmínek tuto roli přebírají kodony AUG a GUG. Obvykle odpovídají methioninu a valinu.
Obrázek jasně ukazuje určitý vzor: které kyselině bude konkrétní kodon odpovídat, je určeno prvními 2 nukleotidy. Třetí nukleotid nehraje důležitou roli. Hlavní zátěž nese dublet umístěný na začátku kodonu. Jinými slovy, můžeme říci, že kód je kvazi-dublet.
Tento hlavní rys byl zaznamenán v nejranější fázi dekódování. Přirozeně je nemožné kódovat všech 20 aminokyselin dublety, protože počet dubletů je 16. Třetí nukleotid v kodonu tedy nese určitou sémantickou zátěž.
Existuje však univerzální pravidlo založené na skutečnosti, že 4 nukleotidy - adenin, cytosin, guanin a uracil ve své struktuře jsou kombinovány do 2 různých tříd. Jedná se o pyrimidin (U a C) a purin (A a D).
Pravidlo degenerace kódu je tedy formulováno takto: pokud 2 kodony se 2 identickými prvními nukleotidy a třetí patří do stejné třídy (purin nebo pyrimidin), pak kódují stejnou aminokyselinu.
Obrázek ukazuje, že pravidlo je přísně dodržováno. Existují však 2 výjimky. Kodon AUA odpovídá isoleucinu, nikoli methioninu. UGA kodon signalizuje konec syntézy a teoreticky měl reagovat na tryptofan. To jsou překvapení, která má genetický kód. Musí být vzaty v úvahu a zároveň je třeba pochopit, že dané pravidlo je univerzální.
Vyacheslav Markin