Генетски код

Генетскиот код или генетско упатство — група правила со кои информацијата закодирана во генетскиот материјал (ДНК или иРНК-низи) се транслира во белковинии (низи од аминокиселини) од страна на живите клетки. Тој е универзален, присутен е во клетките на сите видови живи организми, па дури и кај вирусите.

Низа од кодони во дел од информативна РНК (иРНК) молекула. Секој кодон се состои од три нуклеотиди, кои обично претставуваат една аминокиселина. Нуклеотидите се означуваат со буквите A, U, G и C. На сликата е претставена иРНК, кај која се среќава U (урацил). Во ДНК наместо урацил има Т (тимин). Оваа молекула на иРНК според овој прикажан код ќе го води рибозомот во синтезата на белковини.

Кодот одредува како низите од три (тројки) нуклеотиди, означени како кодони, специфицираат која аминокиселина ќе биде додадена следна за време на синтезата на белковини, со други зборови кодонот го одредува нивниот редослед. Со одредени исклучоци,^[1] тринуклеотиден кодон во низа од нуклеинска киселина специфицира една аминокиселина. Поради тоа што повеќето гени се закодирани со точно истиот код (види ја табелата на кодони на РНК), овој особен код често се нарекува каноничен или стандарден генетскки код, или едноставно генетски код, иако, всушност, еволуирале некои варијантни кодови. На пример, синтезата на белковини во човечките митохондрии е во врска со генетски код кој се разликува од стандардниот.

Не сета генетскка информација е зачувана во генетскиот код. ДНК на сите организми содржи регулаторни низи, меѓугенски сегменти, хромозомски структурни области и друга некодирачка ДНК која може значително да придонесе за особините на фенотипот. Овие елементи дејствуваат под раководството на група правила кои се разликуваат од парадигмата кодон-до-аминокиселина која го опишува дејството на генетскиот код.

Важни одлики

Рамка за читање на низи

Кодонот се дефинира од првичниот нуклеотид со кој започнала транслацијата. На пример, ланецот GGGAAACCC, доколку се чита од првата позиција, ги содржи кодоните GGG, AAA и CCC; а ако се чита од втората позиција, тогаш ги содржи кодоните GGA и AAC; но доколку се чита почнувајќи од третата позиција - GAA и ACC. Според ова, секоја низа може да се чита во три читачки рамки, од кои секоја ќе даде различна аминокиселинска низа (во дадениот пример: Gly-Lys-Pro, Gly-Asn, или Glu-Thr, соодветно). Кај двојнонишковата ДНК постојат шест можни читачки рамки, три во насока напред на едната нишка и три обратно на спротивната нишка. Рамката со која една белковинска низа се транслира се дефинира од почетен кодон, и тоа најчесто првиот AUG кодон во иРНК-низата.

Старт и стоп кодони

Транслацијата започнува со кодон кој иницира создавање на ланец (старт-кодон). За разлика од стоп-кодоните, самиот кодон не е доволен за да започне процесот. Блиските низи (каква што е Шајн-Далгарновата кај E. coli) и факторите на иницијација се исто така потребни за почеток на транслацијата. Најчестиот старт-кодон е AUG, кој се чита како метионин, или, кај бактериите, како формилметионин. Други старт-кодони (во зависност од организмот) се "GUG" или "UUG"; овие кодони нормално ги претставуваат аминокиселините валин и леуцин, соодветно, но, како старт-кодон, тие се транслираат како метионин или формилметионин.

Трите стоп-кодони се наречени: UAG е килибар (amber), UGA е опал (понекогаш и умбер), а UAA е окер (ochre). „Килибар“ е именуван од истражувачите Ричард Епштајн и Чарлс Штајнберг според нивниот пријател Харис Бернштајн, чие презиме значи „килибар“ на германски. Другите два стоп-кодони се именувани според боите. Стоп-кодоните се исто така наречени „терминациски“ или „бесмислени“ кодони. Тие сигнализираат ослободување на создадениот полипептид од рибозомот, бидејќи не постои сродствена тРНК која има антикодони комплементарни на овие стоп сигнали, па така за рибозомите се врзува рилизинг-фактор.

Табели за кодоните

неполарна

поларна

базна

кисела

(стоп кодон)

64 кодони и соодветните аминокиселини кодирани од овие кодони

		2ра база
		U		C		A		G
1ва база	U	UUU	(Phe/F) Фенилаланин	UCU	(Ser/S) Серин	UAU	(Tyr/Y) Тирозин	UGU	(Cys/C) Цистеин
		UUC	(Phe/F) Фенилаланин	UCC	(Ser/S) Серин	UAC	(Tyr/Y) Тирозин	UGC	(Cys/C) Цистеин
		UUA	(Leu/L) Леуцин	UCA	(Ser/S) Серин	UAA	Stop (Ochre)	UGA	Stop (Opal)
		UUG	(Leu/L) Леуцин	UCG	(Ser/S) Серин	UAG	Stop (Amber)	UGG	(Trp/W) Триптофан
	C	CUU	(Leu/L) Леуцин	CCU	(Pro/P) Пролин	CAU	(His/H) Хистидин	CGU	(Arg/R) Аргинин
		CUC	(Leu/L) Леуцин	CCC	(Pro/P) Пролин	CAC	(His/H) Хистидин	CGC	(Arg/R) Аргинин
		CUA	(Leu/L) Леуцин	CCA	(Pro/P) Пролин	CAA	(Gln/Q) Глутамин	CGA	(Arg/R) Аргинин
		CUG	(Leu/L) Леуцин	CCG	(Pro/P) Пролин	CAG	(Gln/Q) Глутамин	CGG	(Arg/R) Аргинин
	A	AUU	(Ile/I) Изолеуцин	ACU	(Thr/T) Треонин	AAU	(Asn/N) Аспарагин	AGU	(Ser/S) Серин
		AUC	(Ile/I) Изолеуцин	ACC	(Thr/T) Треонин	AAC	(Asn/N) Аспарагин	AGC	(Ser/S) Серин
		AUA	(Ile/I) Изолеуцин	ACA	(Thr/T) Треонин	AAA	(Lys/K) Лизин	AGA	(Arg/R) Arginine
		AUG	(Met/M) Метионин	ACG	(Thr/T) Треонин	AAG	(Lys/K) Лизин	AGG	(Arg/R) Аргинин
	G	GUU	(Val/V) Валин	GCU	(Ala/A) Аланин	GAU	(Asp/D) Аспарагинска киселина	GGU	(Gly/G) Глицин
		GUC	(Val/V) Валин	GCC	(Ala/A) Аланин	GAC	(Asp/D) Аспарагинска киселина	GGC	(Gly/G) Глицин
		GUA	(Val/V) Валин	GCA	(Ala/A) Аланин	GAA	(Glu/E) Глутаминска киселина	GGA	(Gly/G) Глицин
		GUG	(Val/V) Валин	GCG	(Ala/A) Аланин	GAG	(Glu/E) Глутаминска киселина	GGG	(Gly/G) Глицин

Аминокиселините и можните комбинации на кодони кои одговараат на нив

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	STOP	UAA, UGA, UAG

Наводи

1. Turanov AA, Lobanov AV, Fomenko DE, Morrison HG, Sogin ML, Klobutcher LA, Hatfield DL, Gladyshev VN (2009). „Genetic code supports targeted insertion of two amino acids by one codon“. Science. 323 (5911): 259–61. doi:10.1126/science.1164748. PMID 19131629.CS1-одржување: повеќе имиња: список на автори (link)