Genetiska koden
Wikipedia
Den genetiska koden beskriver hur en sekvens av nukleotid-baser i en DNA-molekyl eller RNA-molekyl skall översättas till en sekvens av aminosyror i ett protein. Nästan alla organismer använder samma översättningstabell vid tillverkningen av proteiner, och i de fall som avvikelser finns är dessa endast av mindre omfattning.
RNA-molekylen består av en kedja av nukleotider där varje nukleotid kan innehålla en av fyra stycken kvävebaser: adenin (A), guanin (G), cytosin (C) eller uracil (U). I DNA förekommer istället för uracil den snarlika basen tymin (T).
I en sekvens av nukleotider motsvarar en viss följd av tre baser en viss aminosyra. En sådan följd av tre baser kallas för ett kodon. Det finns alltså 43=64 stycken olika sådana kodoner som var och en motsvarar en specifik aminosyra. Som exempel motsvarar sekvensen CCG aminosyran prolin (Pro). Några kodon är reserverade som markörer för start och slut på en gen, se tabellen nedan.
Denna översättning från kodon till aminosyra utgör ett av de senare stegen i proteinsyntesen. I det första steget, transkriptionen, kopieras en gens sekvens av nukleotider i en DNA-molekyl till en motsvarande sekvens i en RNA-molekyl (mRNA). I det andra steget transporteras denna mRNA-molekyl från cellkärnan till ribosomerna i cellen där proteintillverkningen ska äga rum. I det sista steget, i ribosomen, paras varje kodon i mRNA-molekylen ihop med en viss version av en tRNA-molekyl till vilken det bundits en aminosyre-molekyl av rätt sort.
[redigera] Tabell 1: kodon-tabell
I ribosomen binds de utvalda aminosyrorna ihop i rätt ordning till det protein som genens DNA-sekvens beskrivit.
| Bas 2 | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| U | C | A | G | ||
| Bas 1 | U |
UUU Fenylalanin |
|||
| C | |||||
| A |
AUU Isoleucin Start2 |
||||
| G |
GAU Asparaginsyra |
||||
1Kodon AUG anger både aminosyran metionin och fungerar som startsekvens: Den första AUG-sekvensen i en mRNA initierar proteintillverkningen.
2AUU och GUG är startkodon bara hos prokaryoter.
[redigera] Tabell 2: Omvänd kodon-tabell
| Alanin | GCU, GCC, GCA, GCG | Leucin | UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG |
| Arginin | CGU, CGC, CGA, CGG, AGA, AGG | Lysin | AAA, AAG |
| Asparagin | AAU, AAC | Metionin | AUG |
| Asparaginsyra | GAU, GAC | Fenylalanin | UUU, UUC |
| Cystein | UGU, UGC | Prolin | CCU, CCC, CCA, CCG |
| Glutamin | CAA, CAG | Serin | UCU, UCC, UCA, UCG, AGU,
AGC |
| Glutaminsyra | GAA, GAG | Treonin | ACU, ACC, ACA, ACG |
| Glycin | GGU, GGC, GGA, GGG | Tryptofan | UGG |
| Histidin | CAU, CAC | Tyrosin | UAU, UAC |
| Isoleucin | AUU, AUC, AUA | Valin | GUU, GUC, GUA, GUG |
| START | AUG, GUG | STOP | UAG, UGA, UAA |
[redigera] Var finns själva koden?
Man kan säga att koden finns i tRNA-molekylerna. Det finns bara en sorts tRNA för varje kodon och respektive tRNA binder endast till en viss aminosyra. Därför kommer varje aminosyra till sin rätta position i polypeptiden, enligt den mRNA som translateras. Själva tRNA-molekylerna tillverkas genom transkription från DNA i cellkärnan.
Den process där varje tRNA binds till just sin rätta aminosyra kallas aminoacylering och utförs av särskilda enzym som kallas aminoacyl-tRNA-synthetas. Det finns ofta exakt en aminoacyl-tRNA-synthetas för varje aminosyra, trots att det kan finnas mer än en tRNA, mer än ett antikodon, som hör till samma aminosyra. Identifierandet av tRNA, specificiteten hos aminoacyl-tRNA-synthetas, beror inte endast av antikodon-delen av tRNA. Aminoacyl-tRNA-synthetas är också känsligt för andra delar av tRNA, till exemel den del som ska binda till aminosyran.
Reaktion:
- aminosyra + ATP → aminoacyl-AMP + PPi
- aminoacyl-AMP + tRNA → aminoacyl-tRNA + AMP
Den genetiska koden finns alltså själv lagrad i DNA-molekylerna, dels som nukleotid-sekvenser som transkriberas till tRNA, och dels som gener för de aminocyl-tRNA-synthetas-enzymer som kopplar ihop tRNA med rätt aminosyra.
[redigera] Kodens ursprung och variation
Denna genetiska standardkod används av nästan alla organismer och verkar ha överlevt utan egentliga förändringar sedan innan livet delades upp i de tre stora avdelningarna arkéer, eubakterier och eukaryoter för miljarder år sedan. Trots detta betraktades den länge som godtycklig och dess stabilitet enbart som en följd av dess betydelse för de mest fundamentala biologiska processerna. Närmare analyser har dock visat att den är mycket väl anpassad för att minimera konsekvenserna av slumpmässiga förändingar i basföljderna: Felöversättningar från kodon till aminosyra är vanligare för den tredje basen i en bas-trippel, och förekomsten av grupper där alla kodoner som endast skiljer sig i sista basen översätts till samma aminosyra gör att misstag i den positionen ofta inte får några konsekvenser. Likaså tenderar aminosyror som har liknande kemiska egenskaper med avseende på hydrofili och hydrofobi, att skilja sig mindre åt kodmässigt än de som är mer olika, vilket ökar sannolikheten för att en förändrad aminosyra inte förstör funktionen i det protein det ingår i. Och aminosyror som är vanliga har i genomsnitt fler kodoner än sådana som är ovanliga, vilket också minskar sannolikheten för ödesdigra konsekvenser av en mutation.
Ett antal varianter på den genetiska standardkoden är dock kända, exempelvis:
- Mitokondrier, cellernas "energiproducenter" som har sin egen uppsättning gener, har i många fall utvecklat egna kodvarianter. Exempelvis översätts 4 av de 6 kodoner som normalt motsvarar leucin istället till treonin i mitokondrierna hos vanlig bakjäst.
- Hos vissa arter av jästsvamp-släktet Candida tolkas CUG till serin istället för leucin.
- Hos vissa ciliater och grönalger översätts stopp-kodonet UAG, och ofta också UAA, till glutamin. I vissa arkéer och eubakterier förekommer också att stopp-kodonerna översätts till andra udda aminosyror än de normala 20 - UGA kan översättas till selenocystein och UAG till pyrrolysin.
Totalt är drygt 15 varianter av detta slag kända.
