Mikä on geneettinen koodi?

Geneettinen koodi on joukko ohjeita, jotka ohjaavat DNA:n kääntämistä 20 aminohapoksi, elävien solujen proteiinien perusyksiköiksi. Geneettinen koodi koostuu koodoneista, jotka ovat kolmikirjaimisia nukleotidiketjuja. Kukin koodoni koodaa yhtä tiettyä aminohappoa.

Koodi määrittää järjestyksen, jossa aminohapot lisätään polypeptidiketjuun proteiinisynteesin aikana. Geneettinen koodi siis sanelee aminohappojen järjestyksen proteiinissa.

Suurimmassa osassa geenejä koodaukseen liittyy yksi kaava, jota kutsutaan usein geneettiseksi standardikoodiksi tai geneettiseksi koodiksi, vaikka on olemassa tästä poikkeavia koodeja, kuten ihmisen mitokondrioissa esiintyvä koodi.

Geneettisen koodin löytäminen

Francisc Crick ja työtoverit esittivät vuonna 1961 ajatuksen kodonista. Kuitenkin vasta Marshall Nirenberg ja työtoverit purkivat geneettisen koodin. He osoittivat, että neljä nukleotidiemästä – A (adeniini), U (urasiili), G (guaniini) ja C (sytosiini) ─ muodostavat erilaisista emäsyhdistelmistä koostuvia koodoneja, jotka koodaavat kaikkia 20 aminohappoa proteiinisynteesin aikana.

Nirenberg ja saksalainen tiedemies Johann Matthaei tekivät sarjan kokeita tutkiakseen proteiinisynteesiä synteettisen RNA:n avulla. He lisäsivät ”soluvapaaseen järjestelmään” RNA-juosteita, jotka sisälsivät vain yhtä neljästä emäksestä (A, G, U tai C) emästä, ja lisäsivät sitten radioaktiivisesti merkittyjä aminohappoja.

Kun lisättiin RNA:ta, joka koostui vain emäksestä U, radioaktiiviset mittaukset viittasivat siihen, että syntetisoitiin vain yhdestä ainoasta aminohaposta koostuvia molekyylejä, joka oli fenyylialaniini. Tämä osoitti, että emäksistä UUU koostuva tripletti johtaa siihen, että polypeptidiketjuun lisätään fenyylialaniinia sen kasvaessa. Tällä tavoin tutkijat tulkitsivat 35 koodonia vuoteen 1963 mennessä ja yli 60 koodonia vuoteen 1966 mennessä.

Wisconsinin yliopiston tutkija Har Gobind Khorana jatkoi Nirenbergin työtä tuottamalla synteettisiä RNA-molekyylejä, joissa oli tiettyjä nukleotidiyhdistelmiä. Sitten, vuonna 1965, Robert Holley Cornellin yliopistosta selvitti transfer-RNA:n (tRNA) rakenteen, molekyylin, joka osallistuu RNA:n kääntämiseen, jotta proteiinia voidaan valmistaa.

Marshall W. Nirenberg, Har Gobind Khorana ja Robert W. Holleylle myönnettiin yhdessä vuoden 1968 lääketieteen Nobel-palkinto ”heidän tulkinnastaan geneettisestä koodista ja sen toiminnasta proteiinisynteesissä.”

Kodonit ja aminohapot

Jokainen geneettisen koodin kodoni koostuu kolmesta emäksestä, jotka on järjestetty tiettyyn järjestykseen, ja kukin yhdistelmä vastaa yhtä tiettyä aminohappoa. Koska RNA:ssa on neljä emästä, geneettisessä koodissa on 64 mahdollista nukleotidikolmioiden yhdistelmää. Vaikka kukin koodoni voi koodata vain yhtä aminohappoa, useat koodonit voivat koodata samaa aminohappoa.

Tätä yhden aminohapon koodaamista useammalla kuin yhdellä koodonilla kutsutaan geneettisen koodin redundanssiksi. Esimerkiksi aminohappo lysiiniä koodataan sekä AAG- että AAA-tripletilla. Tärkeää on, että geneettisessä koodissa ei ole päällekkäisyyttä, joten yksi nukleotidi voi kuulua vain yhteen koodoniin, ei kahteen vierekkäin olevaan koodoniin.

START- ja STOP-koodonit

Translaatio alkaa START-koodonilla. AUG on yleisin aloituskodoni, joka eukaryooteissa koodaa metioniinia ja prokaryooteissa formyylimetioniinia.

STOP-kodonit merkitsevät polypeptidiketjun päättymistä proteiinisynteesissä. STOP-koodoneja kutsutaan myös nonsense- tai terminointikoodoneiksi, ja ne ovat UAG, UGA ja UAA, ja niille on annettu nimitykset meripihka, opaali ja okra. STOP-kodonit laukaisevat ribosomin vapauttamaan uuden polypeptidiketjun, koska mikään tRNA-antikodoni ei täydennä näitä stop-kodoneja.

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/

Lisälukemisto

• Kaikki genomiikan sisällöt
• Mitä on genomiikka?
• Next Generation Sequencing: The Basics
• Genome Analysis
• How Important is Intronic Variation?

Written by

Susha Cheriyedath

Sushalla on luonnontieteiden kandidaatin (B.Sc.) tutkinto kemiasta ja Master of Science (M.Sc.) tutkinto biokemiasta Calicutin yliopistosta Intiasta. Hän on aina ollut erittäin kiinnostunut lääketieteestä ja terveystieteestä. Osana maisterin tutkintoaan hän erikoistui biokemiaan painottaen mikrobiologiaa, fysiologiaa, biotekniikkaa ja ravitsemusta. Vapaa-ajallaan hän rakastaa kokata myrskyn keittiössä superhienoilla leivontakokeiluillaan.

Sitaatit