Co to jest kodon? (Genetyka)



A kodon to każda z 64 możliwych kombinacji trzech nukleotydów, oparta na czterech, które tworzą kwasy nukleinowe. Oznacza to, że bloki trzech „liter” lub trojaczków są zbudowane z kombinacji czterech nukleotydów.

Są to deoksyrybonukleotydy z zasadami azotowymi, adeniną, guaniną, tyminą i cytozyną w DNA. W RNA są rybonukleotydami z zasadami azotowymi, adeniną, guaniną, uracylem i cytozyną.

Koncepcja kodonów dotyczy tylko genów kodujących białka. Wiadomość zakodowana w DNA zostanie odczytana w blokach po trzy litery po przetworzeniu informacji twojego posłańca. Kodon, w skrócie, jest podstawową jednostką kodowania tłumaczonych genów.

Indeks

  • 1 Kodony i aminokwasy
  • 2 Wiadomość, posłańcy i tłumaczenie
    • 2.1 Wiadomość genetyczna
  • 3 Kodony i antycodony
  • 4 Zwyrodnienie kodu genetycznego
    • 4.1 Organelle
  • 5 referencji

Kodony i aminokwasy

Jeśli dla każdej pozycji w słowach trzech liter mamy cztery możliwości, produkt 4 X 4 X 4 daje nam 64 możliwe kombinacje. Każdy z tych kodonów odpowiada konkretnemu aminokwasowi - z wyjątkiem trzech, które działają jako kodony końca odczytu.

Konwersja wiadomości kodowanej za pomocą zasad azotowych w kwasie nukleinowym do aminokwasu w peptydzie nazywana jest translacją. Cząsteczka, która mobilizuje wiadomość z DNA do miejsca translacji, nazywana jest informacyjnym RNA.

Triplet informacyjnego RNA jest kodonem, którego translacja zostanie przeprowadzona na rybosomach. Małe cząsteczki adaptera, które zmieniają język nukleotydów na aminokwasy w rybosomach, to RNA transferowe.

Wiadomość, posłańcy i tłumaczenie

Komunikat kodujący białka składa się z liniowego układu nukleotydów, który jest wielokrotnością trzech. Wiadomość jest przenoszona przez RNA, które nazywamy posłańcem (mRNA).

W organizmach komórkowych wszystkie mRNA powstają przez transkrypcję genu kodowanego w ich odpowiednim DNA. Oznacza to, że geny kodujące białka są zapisane w DNA w języku DNA.

Nie oznacza to jednak, że w DNA zasada trzech jest ściśle egzekwowana. Po transkrypcji z DNA wiadomość jest teraz napisana w języku RNA.

MRNA składa się z cząsteczki z wiadomością genu, flankowanej po obu stronach przez regiony niekodujące. Pewne modyfikacje posttranskrypcyjne, takie jak na przykład splicing, umożliwiają generowanie komunikatu zgodnego z zasadą trzech. Jeśli w DNA ta zasada trzech nie wydaje się być spełniona, splatanie ją przywraca.

MRNA jest transportowany do miejsca, w którym znajdują się rybosomy, a tutaj posłaniec kieruje tłumaczenie wiadomości na język białek.

W najprostszym przypadku białko (lub peptyd) będzie miało liczbę aminokwasów równą jednej trzeciej liter komunikatu bez trzech z nich. Oznacza to, że jest równa liczbie kodonów posłańca minus jeden ukończony.

Wiadomość genetyczna

Genetyczna wiadomość genu kodującego białka zazwyczaj zaczyna się od kodonu, który jest tłumaczony jako aminokwas metionina (kodon AUG, w RNA).

Następnie kontynuują charakterystyczną liczbę kodonów w określonej długości i sekwencji liniowej i kończą się kodonem stop. Kodon stop może być jednym z kodonów opal (UGA), bursztynem (UAG) lub ochrą (UAA).

Nie mają one odpowiednika w języku aminokwasów, a zatem nie mają odpowiedniego transferu RNA. Jednak w niektórych organizmach kodon UGA umożliwia włączenie zmodyfikowanego aminokwasu selenocysteiny. W innych kodon UAG umożliwia włączenie pirolizyny aminokwasowej.

Kompleksy RNA Messenger z rybosomami i inicjacja translacji umożliwiają włączenie początkowej metioniny. Jeśli proces powiedzie się, białko będzie się rozciągać (wydłużać), ponieważ każdy tRNA przekazuje odpowiedni aminokwas kierowany przez posłańca.

Po dotarciu do kodonu stop, zatrzymanie aminokwasów zostaje zatrzymane, translacja zostaje zakończona i zsyntetyzowany peptyd jest uwalniany.

Kodony i antycodony

Chociaż jest to uproszczenie znacznie bardziej złożonego procesu, interakcja kodon-antycodon wspiera hipotezę translacji przez komplementarność.

Zgodnie z tym, dla każdego kodonu w posłańcu, interakcja z określonym tRNA będzie podyktowana komplementarnością z podstawami antyklonu.

Antyodon jest sekwencją trzech nukleotydów (tryplet) obecnych w okrągłej podstawie typowego tRNA. Każdy specyficzny tRNA może być obciążony określonym aminokwasem, który zawsze będzie taki sam.

W ten sposób, rozpoznając antyklon, posłaniec wskazuje rybosomowi, że musi zaakceptować aminokwas, który przenosi tRNA, dla którego jest on komplementarny w tym fragmencie.

TRNA działa zatem jako adapter, który umożliwia weryfikację translacji dokonanej przez rybosom. Ten adapter, w trzyliterowych krokach odczytu kodonów, pozwala na liniową inkorporację aminokwasów, która jest ostatecznie tłumaczonym komunikatem.

Zwyrodnienie kodu genetycznego

Korespondencja kodonów: aminokwas jest znany w biologii jako kod genetyczny. Ten kod obejmuje również trzy kodony do zakończenia translacji.

Istnieje 20 niezbędnych aminokwasów; ale z kolei dostępnych jest 64 kodonów do konwersji. Jeśli wyeliminujemy trzy kodony terminacji, nadal mamy 61 do kodowania aminokwasów.

Metionina jest kodowana tylko przez kodon AUG, który jest kodonem start, ale także tego konkretnego aminokwasu w dowolnej innej części komunikatu (gen).

Prowadzi to do kodowania 19 aminokwasów przez pozostałe 60 kodonów. Wiele aminokwasów jest kodowanych przez pojedynczy kodon. Istnieją jednak inne aminokwasy, które są kodowane przez więcej niż jeden kodon. Ten brak związku między kodonem a aminokwasem nazywamy degeneracją kodu genetycznego.

Organelle

Wreszcie, kod genetyczny jest częściowo uniwersalny. U eukariontów istnieją inne organelle (ewolucyjnie pochodzące z bakterii), w których weryfikowana jest inna translacja niż ta, która jest weryfikowana w cytoplazmie.

Te organelle z własnym genomem (i translacją) to chloroplasty i mitochondria. Kody genetyczne chloroplastów, mitochondriów, jąder eukariontów i nukleoidów bakterii nie są dokładnie identyczne.

Jednak w każdej grupie jest to uniwersalne. Na przykład gen roślinny, który jest klonowany i tłumaczony na komórkę zwierzęcą, da początek peptydowi o tej samej liniowej sekwencji aminokwasów, która zostałaby przetłumaczona na roślinę pochodzenia.

Referencje

  1. Alberts, B., Johnson, A.D., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014) Molecular Biology of the Cell (6th Wydanie). W. W. Norton & Company, Nowy Jork, NY, USA.
  2. Brooker, R. J. (2017). Genetyka: analiza i zasady. McGraw-Hill Higher Education, Nowy Jork, NY, USA.
  3. Goodenough, U. W. (1984) Genetics. W. B. Saunders Co. Ltd, Filadelfia, PA, USA.
  4. Griffiths, A.J.F., Wessler, R., Carroll, S.B., Doebley, J. (2015). Wprowadzenie do analizy genetycznej (11th red.). Nowy Jork: W. H. Freeman, Nowy Jork, NY, USA.
  5. Koonin, E.V., Novozhilov, A.S. (2017) Pochodzenie i ewolucja uniwersalnego kodu genetycznego. Annual Review of Genetics, 7; 51: 45-62.
  6. Manickam, N., Joshi, K., Bhatt, M.J., Farabaugh, P.J. (2016) Wpływ modyfikacji tRNA na dokładność translacyjną zależy od wewnętrznej siły kodonu-antykodu. Nucleic Acids Research, 44: 1871-81.