Cos’è il codice genetico?

Il codice genetico è un insieme di istruzioni che dirigono la traduzione del DNA in 20 aminoacidi, le unità di base delle proteine nelle cellule viventi. Il codice genetico è composto da codoni, che sono catene di tre lettere di nucleotidi. Ogni codone codifica per un aminoacido specifico.

Il codice determina l’ordine in cui gli aminoacidi sono aggiunti a una catena polipeptidica durante la sintesi proteica. Pertanto, il codice genetico detta la sequenza degli aminoacidi in una proteina.

Per la maggior parte dei geni, la codifica comporta un unico schema, che è spesso chiamato codice genetico standard o codice genetico, anche se ci sono codici che variano da questo come il codice trovato nei mitocondri umani.

Scoperta del codice genetico

Nel 1961, Francis Crick e colleghi hanno introdotto l’idea del codone. Tuttavia, furono Marshall Nirenberg e collaboratori a decifrare il codice genetico. Mostrarono che quattro basi nucleotidiche – A (adenina), U (uracile), G (guanina) e C (citosina) ─ formano codoni di diverse combinazioni di basi che codificano per tutti i 20 aminoacidi durante la sintesi proteica.

Nirenberg e lo scienziato tedesco Johann Matthaei condussero una serie di esperimenti per esplorare la sintesi proteica usando RNA sintetico. Hanno aggiunto filamenti di RNA che contenevano solo una delle quattro basi (A, G, U o C) in un “sistema privo di cellule”, e poi hanno aggiunto aminoacidi marcati radioattivamente.

Quando è stato aggiunto RNA costituito solo dalla base U, le misure radioattive hanno indicato la sintesi di molecole composte da un solo aminoacido, che era la fenilalanina. Questo ha dimostrato che la tripletta composta da basi UUU fa sì che la fenilalanina venga aggiunta alla catena polipeptidica man mano che cresce. In questo modo, i ricercatori decifrarono 35 codoni entro il 1963 e più di 60 entro il 1966.

Ricercatore dell’Università del Wisconsin, Har Gobind Khorana costruì sul lavoro di Nirenberg producendo molecole sintetiche di RNA con combinazioni nucleotidiche specifiche. Poi, nel 1965, Robert Holley della Cornell University chiarì la struttura dell’RNA di trasferimento (tRNA), la molecola coinvolta nella traduzione dell’RNA, in modo da poter produrre una proteina.

Marshall W. Nirenberg, Har Gobind Khorana e Robert W. Holley hanno ricevuto insieme il premio Nobel per la medicina nel 1968 “per la loro interpretazione del codice genetico e la sua funzione nella sintesi proteica.”

Codoni e aminoacidi

Ogni codone del codice genetico consiste di tre basi disposte in un ordine specifico, e ogni combinazione corrisponde a un particolare aminoacido. Dato che ci sono quattro basi nell’RNA, ci sono 64 potenziali combinazioni di triplette di nucleotidi nel codice genetico. Mentre ogni codone può codificare un solo aminoacido, più codoni possono codificare lo stesso aminoacido.

Questa codifica per un aminoacido da più di un codone è chiamata ridondanza del codice genetico. Per esempio, l’aminoacido lisina è codificato da entrambe le triplette AAG e AAA. È importante notare che non c’è sovrapposizione nel codice genetico, quindi un nucleotide può far parte solo di un codone, non di due codoni che sono uno accanto all’altro.

Codoni di INIZIO e di STOP

La traduzione inizia con un codone di inizio. AUG è il codone di inizio più comune, che negli eucarioti, codifica per la metionina e nei procarioti, codifica per la metionina formile.

I codoni STOP segnalano la fine della catena polipeptidica durante la sintesi proteica. Chiamati anche codoni nonsense o di terminazione, i codoni STOP sono UAG, UGA e UAA e sono chiamati rispettivamente ambra, opale e ocra. I codoni STOP innescano il ribosoma a rilasciare la nuova catena polipeptidica, poiché nessun anticodone tRNA completa questi codoni di stop.

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/

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Written by

Susha Cheriyedath

Susha ha un Bachelor of Science (B.Sc.) in Chimica e un Master of Science (M.Sc) in Biochimica presso l’Università di Calicut, India. Ha sempre avuto un forte interesse per le scienze mediche e sanitarie. Come parte del suo master, si è specializzata in Biochimica, con un’enfasi sulla Microbiologia, Fisiologia, Biotecnologia e Nutrizione. Nel suo tempo libero, ama cucinare una tempesta in cucina con i suoi esperimenti di cottura super-messy.

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