Mi a genetikai kód?

A genetikai kód olyan utasítások összessége, amelyek a DNS 20 aminosavvá, az élő sejtek fehérjéinek alapegységeivé történő fordítását irányítják. A genetikai kódot kodonok alkotják, amelyek nukleotidok három betűből álló láncai. Minden egyes kodon egy adott aminosavat kódol.

A kód határozza meg, hogy a fehérjeszintézis során az aminosavak milyen sorrendben kerülnek a polipeptidláncba. Ezért a genetikai kód diktálja az aminosavak sorrendjét a fehérjében.

A legtöbb gén esetében a kódolás egyetlen sémát foglal magában, amelyet gyakran neveznek standard genetikai kódnak vagy genetikai kódnak, bár vannak ettől eltérő kódok, mint például az emberi mitokondriumokban található kód.

A genetikai kód felfedezése

1961-ben Francis Crick és munkatársai bevezették a kodon fogalmát. A genetikai kódot azonban Marshall Nirenberg és munkatársai fejtették meg. Kimutatták, hogy négy nukleotidbázis – A (adenin), U (uracil), G (guanin) és C (citozin) ─ különböző báziskombinációkból álló kodonokat alkot, amelyek a fehérjeszintézis során mind a 20 aminosavat kódolják.

Nirenberg és Johann Matthaei német tudós kísérletsorozatot végzett a fehérjeszintézis feltárására szintetikus RNS segítségével. Olyan RNS-szálakat adtak egy “sejtmentes rendszerhez”, amelyek a négy bázis (A, G, U vagy C) közül csak egyet tartalmaztak, majd radioaktívan jelölt aminosavakat adtak hozzá.

Amikor csak az U bázisból álló RNS-t adtak hozzá, a radioaktív mérések egyetlen aminosavból, a fenilalaninból álló molekulák szintézisét jelezték. Ez azt mutatta, hogy az UUU bázisokból álló triplett azt eredményezi, hogy a polipeptidlánc növekedése során fenilalanin adódik hozzá. Így a kutatók 1963-ra 35, 1966-ra pedig több mint 60 kodont fejtettek meg.

A Wisconsini Egyetem kutatója, Har Gobind Khorana Nirenberg munkájára építve szintetikus RNS-molekulákat állított elő meghatározott nukleotidkombinációkkal. Majd 1965-ben Robert Holley a Cornell Egyetemről feltárta a transzfer RNS (tRNS), az RNS fordításában részt vevő molekula szerkezetét, így fehérje készíthető belőle.

Marshall W. Nirenberg, Har Gobind Khorana és Robert W. Holley együtt kapta az 1968-as orvosi Nobel-díjat “a genetikai kód és a fehérjeszintézisben betöltött funkciójának értelmezéséért.”

Kodonok és aminosavak

A genetikai kód minden kodonja három bázisból áll, amelyek meghatározott sorrendben vannak elrendezve, és minden kombináció egy adott aminosavnak felel meg. Tekintettel arra, hogy az RNS-ben négy bázis van, a genetikai kódban 64 lehetséges nukleotidtriplett-kombináció létezik. Míg minden egyes kodon csak egy aminosavat kódolhat, több kodon is kódolhatja ugyanazt az aminosavat.

Ezt az egynél több kodonnal történő kódolást egy aminosavra a genetikai kód redundanciájának nevezzük. Például a lizin nevű aminosavat az AAG és az AAA hármas kódolja. Fontos, hogy a genetikai kódban nincs átfedés, tehát egy nukleotid csak egy kodonnak lehet része, két egymás melletti kodonnak nem.

START és STOP kodonok

A transzláció a START kodonnal kezdődik. Az AUG a leggyakoribb startkódon, amely eukariótákban a metionint, prokariótákban pedig a formil-metionint kódolja.

A STOP-kódonok a fehérjeszintézis során a polipeptidlánc végét jelzik. A nonszensz vagy terminációs kodonoknak is nevezett STOP-kodonok az UAG, UGA és UAA, és a borostyán, opál és okkersárga neveket kapták. A STOP-kódonok indítják el a riboszómát az új polipeptidlánc felszabadítására, mivel ezeket a stop-kódonokat nem egészítik ki tRNS-antikódonok.

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/

Further Reading

• All Genomics Content
• What is Genomics?
• Next Generation Sequencing:
• Genomelemzés
• How Important is Intronic Variation?

Written by

Susha Cheriyedath

Susha Bachelor of Science (B.Sc.) diplomát szerzett kémia szakon és mesterképzést (M.Sc.) biokémia szakon az indiai Calicuti Egyetemen. Mindig is élénk érdeklődést mutatott az orvosi és egészségügyi tudományok iránt. A mesterképzés keretében biokémiára szakosodott, különös tekintettel a mikrobiológiára, az élettanra, a biotechnológiára és a táplálkozásra. Szabadidejében szívesen főz a konyhában szuper-messi sütési kísérleteivel.

Hivatkozások