Vad är den genetiska koden?

Den genetiska koden är en uppsättning instruktioner som styr översättningen av DNA till 20 aminosyror, de grundläggande enheterna för proteiner i levande celler. Den genetiska koden består av kodoner, som är kedjor av nukleotider med tre bokstäver. Varje kodon kodar för en specifik aminosyra.

Koden bestämmer i vilken ordning aminosyrorna läggs till en polypeptidkedja under proteinsyntesen. Därför dikterar den genetiska koden sekvensen av aminosyror i ett protein.

För de flesta gener innebär kodningen ett enda schema, vilket ofta kallas för den genetiska standardkoden eller den genetiska koden, även om det finns koder som avviker från detta, till exempel den kod som finns i människans mitokondrier.

Upptäckten av den genetiska koden

Inteckningen av den genetiska koden introducerade Francis Crick och hans kollegor 1961 idén om kodonet. Det var dock Marshall Nirenberg och medarbetare som dechiffrerade den genetiska koden. De visade att fyra nukleotidbaser – A (adenin), U (uracil), G (guanin) och C (cytosin) ─ bildar kodoner med olika baskombinationer som kodar för alla 20 aminosyror under proteinsyntesen.

Nirenberg och den tyske vetenskapsmannen Johann Matthaei genomförde en serie experiment för att utforska proteinsyntesen med syntetiskt RNA. De tillsatte RNA-strängar som endast innehöll en av de fyra baserna (A, G, U eller C) bas till ett ”cellfritt system” och tillsatte sedan radioaktivt märkta aminosyror.

När RNA som endast bestod av basen U tillsattes visade radioaktiva mätningar på syntesen av molekyler som bestod av endast en enda aminosyra, som var fenylalanin. Detta visade att tripletten bestående av baserna UUUU resulterar i att fenylalanin läggs till polypeptidkedjan när den växer. På detta sätt avkodade forskarna 35 kodoner år 1963 och mer än 60 år 1966.

Forskaren Har Gobind Khorana från University of Wisconsin byggde vidare på Nirenbergs arbete genom att framställa syntetiska RNA-molekyler med specifika nukleotidkombinationer. År 1965 klarlade sedan Robert Holley från Cornell University strukturen hos transfer-RNA (tRNA), den molekyl som är inblandad i översättningen av RNA, så att ett protein kan tillverkas.

Marshall W. Nirenberg, Har Gobind Khorana och Robert W. Holley tilldelades tillsammans Nobelpriset i medicin 1968 ”för deras tolkning av den genetiska koden och dess funktion i proteinsyntesen.”

Kodoner och aminosyror

Varje kodon i den genetiska koden består av tre baser som är ordnade i en specifik ordning, där varje kombination motsvarar en viss aminosyra. Med tanke på att det finns fyra baser i RNA finns det 64 möjliga kombinationer av nukleotidtripletter i den genetiska koden. Medan varje kodon kan koda för endast en aminosyra kan flera kodoner koda för samma aminosyra.

Denna kodning av en aminosyra med mer än en kodon kallas redundans i den genetiska koden. Aminosyran lysin kodas till exempel av både triplet AAG och triplet AAA. Viktigt är att det inte finns någon överlappning i den genetiska koden, så en nukleotid kan bara ingå i en kodon, inte i två kodoner som ligger bredvid varandra.

START- och STOP-kodoner

Translationen börjar med en START-kodon. AUG är det vanligaste startkodonet, som i eukaryoter kodar för metionin och i prokaryoter kodar för formylmetionin.

STOP-kodoner signalerar slutet på polypeptidkedjan under proteinsyntesen. Även kallade nonsense- eller termineringskodoner STOP-kodonerna är UAG, UGA och UAA och har fått namnen bärnsten, opal respektive ockra. STOP-kodoner utlöser att ribosomen frigör den nya polypeptidkedjan, eftersom inga tRNA-antikodoner kompletterar dessa stoppkodoner.

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/

Fördjupad läsning

• Allt innehåll om genomik
• Vad är genomik
• Nästa generationssekvensering: Grunderna
• Genomanalys
• Hur viktig är intronisk variation?

Skrivet av

Susha Cheriyedath

Susha har en kandidatexamen i naturvetenskap (B.Sc.) i kemi och en masterexamen i biokemi från University of Calicut, Indien. Hon har alltid haft ett stort intresse för medicin och hälsovetenskap. Som en del av sin magisterexamen specialiserade hon sig på biokemi, med tonvikt på mikrobiologi, fysiologi, bioteknik och näringslära. På sin fritid älskar hon att laga en storm i köket med sina supermysiga bakexperiment.

Citat

.