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 Tabulka 1: RNA kodón -> aminokyselina 3 Tabulka 2: aminokyselina -> kodón(y) 4 Technické detaily 4.1 Stopkodóny 4.2 Startkodóny 4.3 Degenerovaný genetický kód 5 Literatura 6 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 translace (tvorba primární struktury bílkovin podle záznamu v mRNA) probíhá. 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] 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 prokaryot

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

Tato tabulka ukazuje 20 aminokyselin, z nichž se 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, UGA - opal, UAA - ochre. Obdržely je podle genů, v nichž byly poprvé pozorovány.

[editovat] Startkodóny

Startkodóny, resp. iniciační kodóny jsou místem, kde dochází k zahájení translace. Narozdíl od stopkodónů ale přítomnost startkodónu sama o sobě nestačí, je ještě zapotřebí, aby se poblíž nacházel kodón 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] 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