Co je genetický kód?

Genetický kód je soubor instrukcí, které řídí překlad DNA do 20 aminokyselin, základních jednotek bílkovin v živých buňkách. Genetický kód se skládá z kodonů, což jsou třípísmenné řetězce nukleotidů. Každý kodon kóduje jednu konkrétní aminokyselinu.

Kód určuje pořadí, v jakém jsou aminokyseliny přidávány do polypeptidového řetězce při syntéze bílkovin. Genetický kód tedy určuje pořadí aminokyselin v bílkovině.

U většiny genů zahrnuje kódování jediné schéma, které se často nazývá standardní genetický kód nebo genetický kód, ačkoli existují kódy, které se od něj liší, jako například kód nalezený v lidských mitochondriích.

Objev genetického kódu

V roce 1961 Francis Crick a jeho kolegové představili myšlenku kodonu. Genetický kód však rozluštil až Marshall Nirenberg a jeho spolupracovníci. Ukázali, že čtyři nukleotidové báze – A (adenin), U (uracil), G (guanin) a C (cytosin) ─ tvoří kodony různých kombinací bází, které při syntéze bílkovin kódují všech 20 aminokyselin.

Nirenberg a německý vědec Johann Matthaei provedli řadu experimentů, aby prozkoumali syntézu bílkovin pomocí syntetické RNA. Do „bezbuněčného systému“ přidali vlákna RNA, která obsahovala pouze jednu ze čtyř bází (A,G, U nebo C), a poté přidali radioaktivně značené aminokyseliny.

Při přidání RNA sestávající pouze z báze U radioaktivní měření ukázala syntézu molekul tvořených pouze jednou jedinou aminokyselinou, kterou byl fenylalanin. To ukázalo, že triplet tvořený bázemi UUU vede k tomu, že se fenylalanin přidává do polypeptidového řetězce při jeho růstu. Tímto způsobem vědci do roku 1963 rozluštili 35 kodonů a do roku 1966 více než 60.

Výzkumník Har Gobind Khorana z Wisconsinské univerzity navázal na Nirenbergovu práci výrobou syntetických molekul RNA se specifickými kombinacemi nukleotidů. V roce 1965 pak Robert Holley z Cornellovy univerzity objasnil strukturu transferové RNA (tRNA), molekuly, která se podílí na překladu RNA, takže z ní lze vyrobit bílkovinu.

Marshall W. Nirenberg, Har Gobind Khorana a Robert W. Holley z Cornellovy univerzity se pokusili vytvořit bílkovinu. Holleyovi byla v roce 1968 společně udělena Nobelova cena za medicínu „za jejich výklad genetického kódu a jeho funkce při syntéze bílkovin“.

Kodony a aminokyseliny

Každý kodon v genetickém kódu se skládá ze tří bází uspořádaných ve specifickém pořadí, přičemž každá kombinace odpovídá jedné konkrétní aminokyselině. Vzhledem k tomu, že v RNA jsou čtyři báze, existuje v genetickém kódu 64 možných kombinací nukleotidových trojic. Zatímco každý kodon může kódovat pouze jednu aminokyselinu, více kodonů může kódovat stejnou aminokyselinu.

Toto kódování jedné aminokyseliny více než jedním kodonem se označuje jako redundance genetického kódu. Například aminokyselina lysin je kódována triplety AAG i AAA. Důležité je, že v genetickém kódu nedochází k překrývání, takže jeden nukleotid může být součástí pouze jednoho kodonu, nikoli dvou kodonů, které jsou vedle sebe.

Kodony START a STOP

Translace začíná kodonem START. AUG je nejběžnější start kodon, který u eukaryot kóduje methionin a u prokaryot kóduje formylmethionin.

STOP kodony signalizují konec polypeptidového řetězce při syntéze bílkovin. STOP kodony nazývané také nonsense nebo terminační kodony jsou UAG, UGA a UAA a mají názvy jantar, opál a okr. STOP kodony spouštějí ribozom k uvolnění nového polypeptidového řetězce, protože tyto stop kodony nedoplňují žádné antikodony tRNA.

1. http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/organic/gencode.html
2. http://www.nature.com/scitable/definition/genetic-code-13
3. http://www.nature.com/scitable/topicpage/reading-the-genetic-code-1042
4. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21950/
5. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3293468/

Další čtení

• Všechen obsah genomiky
• Co je to genomika
• Sekvenování nové generace:
• Analýza genomu
• Jak důležitá je intronická variabilita?

Napsal

Susha Cheriyedath

Susha má bakalářský titul (B.Sc.) v oboru chemie a titul Master of Science (M.Sc.) v oboru biochemie na univerzitě v indickém Kalikutu. Vždy se živě zajímala o lékařské a zdravotnické vědy. V rámci magisterského studia se specializovala na biochemii se zaměřením na mikrobiologii, fyziologii, biotechnologii a výživu. Ve svém volném čase ráda vaří v kuchyni a provádí supermoderní experimenty s pečením.

Citace

.