Генетический код: общие сведения
Нуклеотидная последовательность гена определяет последовательность
аминокислот в белке ( рис. 65.2 ). Это
соответствие обеспечивает генетический код. Три соседних нуклеотида в
молекуле ДНК составляют триплет, а последовательность нуклеотидов в
триплете - код определенной аминокислоты, или кодон . Кодоны есть для каждой из
20 аминокислот , входящих в
состав белка ( рис. 65.3 ); в митохондриях генетический код
несколько другой. Правила соответствия кодонов определенным аминокислотам
или функциям называется генетическим кодом. За небольшими исключениями
генетический код универсален для всех живых организмов. (Льюин, 1987 ). Так как четыре
нуклеотида объединенные по три дают 64 варианта, а аминокислот всего 20, то
большинство аминокислот кодируется более чем одним кодоном или другими
словами: генетический код является вырожденным.
Трансляция начинается
со стартового кодона, чаще всего это AUG, реже GUG, и заканчивается на
одном из терминирующих или стоп-кодонов: UAA,UAG,UGA. Все кодоны, за
исключением стоп кодонов, называются смысловыми. Стоп кодоны еще называют
нонсенс кодонами. Группу кодонов кодирующих одну и ту же аминокислоту
называют серией. Вырожденность серий варьирует от 1 (Trp, Met) до 6 (Ser,
Arg, Leu). Многими авторами выделяется целый ряд свойств и особенностей
генетического кода, но в
данном обзоре они не рассматриваются.
Генетический код имеет следующие особенности:
- 1. Код - триплетный , т.е. одна аминокислота задается последовательностью из трех нуклеотидов, называемой кодоном .
- 2. Код не перекрывается , т.е. в последовательности оснований первые три основания кодируют одну аминокислоту, следующие три - другую и т.д.
- 3. Из таблицы генетического кода видно, что код - вырожденный: 20 аминокислот представлены 61 кодоном. Почти каждой аминокислоте соответствует несколько кодонов-синонимов.
- 4. Особенностью кода является тенденция к группировке кодонов, соответствующих одной аминокислоте. Часто основание в третьем положении кодона оказывается несущественным для его специфичности. Одна аминокислота может быть представлена четырьмя кодонами, различающимися только по третьему основанию. Иногда различие состоит в предпочтениии пурина пиримидину в этом положении. Меньшую специфичность этого положения в кодоне называют вырожденностью третьего основания.
5. Генетический код - универсален , т.е. все живые организмы (эукариоты, прокариоты и вирусы) используют один и тот же код (рис 004). Некоторые отклонения от универсального генетического кода у митохондрий приведены в табл. 001 (Минченко,Дударева,1990).
Поскольку генетический код считывается с мРНК , его обычно записывают, используя четыре основания, присутствующие в РНК: U,C,A,G.
Резюме: Генетический код (genetic code, греч. genetikos — относящийся к рождению, происхождению; франц. code — шифр, условное сокращение) - единая для всех живых организмов система записи наследственной информации в виде последовательности нуклеотидов в ДНК или РНК, в которой каждые три расположенных друг за другом нуклеотида, следующие за инициирующим кодоном, однозначно определяют вид аминокислотного остатка, включаемого в полипептидную цепь при синтезе белка, кодируемого данной нуклеотидной последовательностью. Генетический код специфичен (каждый кодон кодирует только одну аминокислоту) и имеет линейный непрерывающийся порядок считывания. Изредка (на сегодняшний день известно 16 организмов) у представителей самых разных ветвей эволюционного древа генетический код немного отличается от канонического, имеются отличия и в генетическом коде митохондриальной ДНК. Так, многие виды зеленых водорослей Acetabularia транслируют стандартные стоп-кодоны УАГ и УАА в аминокислоту глицин, а гриб Candida транслирует РНК-кодон ЦУГ не как лейцин, а как серин. Существование таких вариаций свидетельствует о возможной эволюции генетического кода. Представители как прокариот, так и эукариот иногда прочитывают стандартный стоп-кодон УГА как 21-ю аминокислоту селеноцистеин, не относящуюся к 20 стандартным. Селеноцистеин образуется при химической модификации серина на стадии, когда последний еще не отсоединился от тРНК в составе рибосомы. Аналогично у представителей архебактерий и бактерий стоп-кодон УАГ прочитывается как 22-я аминокислота пирролизин. Впервые идея о существовании триплетного генетического кода. сформулирована Г. Гамовым в 1954 г. Нуклеотидные последовательности всех кодонов были расшифрованы к 1966 г. благодаря работам X. Кораны, У. Холли, М. Ниренберга (Нобелевская премия за 1968 г.).
Смотрите также:
