- Kodóny a aminokyseliny
- Správa, poslovia a preklad
- Genetická správa
- Kodóny a antikodóny
- Degenerácia genetického kódu
- organely
- Referencie
Kodona je každý z 64 možných kombinácií troch nukleotidov, založený na štyri, ktoré tvoria nukleové kyseliny. To znamená, že z kombinácií štyroch nukleotidov sa vytvárajú bloky troch „písmen“ alebo trojíc.
Sú to deoxyribonukleotidy s dusíkatými bázami adenín, guanín, tymín a cytozín v DNA. V RNA sú to ribonukleotidy s dusíkatými bázami adenín, guanín, uracil a cytozín.
Koncept kodónov sa vzťahuje iba na gény kódujúce proteíny. Po spracovaní informácií od vášho posla sa správa kódovaná DNA načíta v troch písmenných blokoch. Kodón, skrátka, je základná kódovacia jednotka pre gény, ktoré sú translatované.
Kodóny a aminokyseliny
Ak pre každú pozíciu v trojpísmenných slovách máme štyri možnosti, produkt 4 X 4 X 4 nám poskytne 64 možných kombinácií. Každý z týchto kodónov zodpovedá určitej aminokyseline - s výnimkou troch, ktoré fungujú ako kodóny na konci čítania.
Konverzia správy kódovanej dusíkatými bázami v nukleovej kyseline na jednu s aminokyselinami v peptide sa nazýva translácia. Molekula, ktorá mobilizuje správu z DNA na miesto prekladu, sa nazýva messenger RNA.
Triplet messengerovej RNA je kodón, ktorého translácia sa uskutoční v ribozómoch. Malé molekuly adaptéra, ktoré menia jazyk nukleotidov na aminokyseliny v ribozómoch, sú prenosové RNA.
Správa, poslovia a preklad
Správa kódujúca proteín pozostáva z lineárneho súboru nukleotidov, ktorý je násobkom troch. Správu nesie RNA, ktorú nazývame messenger (mRNA).
V bunkových organizmoch vznikajú všetky mRNA transkripciou kódovaného génu v príslušnej DNA. To znamená, že gény kódujúce proteíny sú napísané na DNA v jazyku DNA.
To však neznamená, že toto pravidlo troch sa v DNA prísne dodržiava. Po prepise z DNA je správa napísaná v jazyku RNA.
MRNA pozostáva z molekuly s génovou správou, ohraničenú na oboch stranách nekódujúcimi oblasťami. Niektoré úpravy po transkripcii, napríklad zostrih, umožňujú vygenerovanie správy, ktorá je v súlade s pravidlom troch. Ak sa zdá, že toto pravidlo troch v DNA nebolo splnené, zostrihanie to obnoví.
MRNA je transportovaná do miesta, kde sa nachádzajú ribozómy, a tu posol riadi preklad správy do proteínového jazyka.
V najjednoduchšom prípade bude mať proteín (alebo peptid) počet aminokyselín rovný jednej tretine písmen správy bez troch z nich. To znamená, že sa rovná počtu kodónov pre odosielanie správ mínus jeden z ukončenia.
Genetická správa
Genetická správa z génu, ktorý kóduje proteíny, sa zvyčajne začína kodónom, ktorý sa prekladá ako aminokyselina metionín (kodón AUG, v RNA).
Charakteristický počet kodónov potom pokračuje v špecifickej lineárnej dĺžke a sekvencii a končí koncovým kodónom. Stop kodón môže byť jeden z opálových (UGA), jantárových (UAG) alebo ocherových (UAA) kodónov.
Nemajú ekvivalent v aminokyselinovom jazyku, a preto nemajú zodpovedajúcu prenosovú RNA. U niektorých organizmov však kodón UGA umožňuje inkorporáciu modifikovanej aminokyseliny selenocysteínu. V iných kodónoch UAG umožňuje inkorporáciu aminokyseliny pyrolyzínu.
Messenger RNA komplexy s ribozómami a zahájenie translácie umožňuje inkorporáciu počiatočného metionínu. Ak je proces úspešný, proteín sa bude predlžovať (predlžovať), keď každá tRNA daruje zodpovedajúcu aminokyselinu vedenú poslom.
Po dosiahnutí stop kodónu sa inkorporácia aminokyselín zastaví, translácia je úplná a syntetizovaný peptid sa uvoľní.
Kodóny a antikodóny
Aj keď ide o zjednodušenie oveľa komplexnejšieho procesu, interakcia kodón-antikodón podporuje hypotézu translácie prostredníctvom komplementarity.
Podľa toho bude pre každý kodón v messengere interakcia s konkrétnou tRNA určovaná komplementárnosťou so základmi antikodónu.
Antikodón je sekvencia troch nukleotidov (tripletov) prítomných v kruhovej báze typickej tRNA. Každá špecifická tRNA môže byť naplnená konkrétnou aminokyselinou, ktorá bude vždy rovnaká.
Týmto spôsobom, keď je rozpoznaný antikodón, posol hovorí ribozómu, že musí akceptovať aminokyselinu, ktorá nesie tRNA, pre ktorú je komplementárna v tomto fragmente.
TRNA preto pôsobí ako adaptér, ktorý umožňuje overenie translácie uskutočňovanej ribozómom. Tento adaptér v krokoch s trojpísmenovým kodónom umožňuje lineárne inkorporovanie aminokyselín, ktoré nakoniec tvoria preloženú správu.
Degenerácia genetického kódu
Korešpondencia: aminokyselina je v biológii známa ako genetický kód. Tento kód obsahuje aj tri stop kodóny prekladu.
Existuje 20 esenciálnych aminokyselín; ale na druhej strane je na ich konverziu k dispozícii 64 kodónov. Ak odstránime tri stop kodóny, ešte stále máme 61 na kódovanie aminokyselín.
Metionín je kódovaný iba AUG-kodónom, ktorý je štartovacím kodónom, ale tiež touto konkrétnou aminokyselinou v ktorejkoľvek inej časti správy (génu).
To vedie k tomu, že zvyšných 60 kodónov kóduje 19 aminokyselín. Mnoho aminokyselín je kódovaných jedným kodónom. Existujú však aj iné aminokyseliny, ktoré sú kódované viac ako jedným kodónom. Tento nedostatok vzťahu medzi kodónom a aminokyselinou sa nazýva degenerácia genetického kódu.
organely
Nakoniec je genetický kód čiastočne univerzálny. V eukaryotoch existujú ďalšie organely (evolučne odvodené z baktérií), kde je overená iná translácia ako translácia overená v cytoplazme.
Tieto organely s vlastným genómom (a prekladom) sú chloroplasty a mitochondrie. Genetické kódy chloroplastov, mitochondrií, eukaryotických jadier a bakteriálnych nukleoidov nie sú úplne totožné.
V rámci každej skupiny je však univerzálny. Napríklad rastlinný gén, ktorý je klonovaný a translatovaný v živočíšnej bunke, poskytne peptid s rovnakou lineárnou aminokyselinovou sekvenciou, akú by mal, keby bol translatovaný v pôvodnej rastline.
Referencie
- Alberts, B., Johnson, AD, Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014) Molecular Biology of the Cell (6 th Edition). WW Norton & Company, New York, NY, USA.
- Brooker, RJ (2017). Genetika: analýza a princípy. McGraw-Hill Higher Education, New York, NY, USA.
- Goodenough, UW (1984) Genetics. WB Saunders Co. Ltd, Philadelphia, PA, USA.
- Griffiths, AJF, Wessler, R., Carroll, SB, Doebley, J. (2015). Úvod do genetickej analýze (11 th ed.). New York: WH Freeman, New York, NY, USA.
- Koonin, EV, Novozhilov, AS (2017) Pôvod a vývoj univerzálneho genetického kódu. Annual Review of Genetics, 7; 51: 45-62.
- Manickam, N., Joshi, K., Bhatt, MJ, Farabaugh, PJ (2016) Účinky modifikácie tRNA na translačnú presnosť závisia od vnútornej sily kodón-antikodón. Nucleic Acids Research, 44: 1871-81.