Генетичният код е биологична програма. Благодарение на нея аминокиселинните последователности на протеините се кодират с помощта на съответните нуклеотидни последователности. Това кодиране е триплет. Тоест една аминокиселина съответства на последователност от 3 нуклеотида на иРНК. Такъв триплет от нуклеотиди се нарича кодон. Биологичният текст, написан в иРНК, се чете от рибозомата. Тя го прави последователно. Започва с инициационен кодон, т.е. начален, и след това преминава към други кодони. Обяснителна схема е показана по-долу.
В схемата буквите "а" означават аминокиселинните остатъци на протеина. Има 20 вида от тях. А кодоните са 64. Това показва, че не всеки кодон има аминокиселина. Такива незначителни кодони изпълняват специална функция. Те са отговорни за маркирането на краищата на протеиновите вериги. Те се наричат терминиращи кодони. Други кодони съответстват на някои аминокиселинни остатъци.
По този начин може да се види, че разглежданият код е триплет, не се припокрива (четенето се извършва последователно, кодон по кодон) и съдържа терминиращи и инициационни кодони.
Как специалистите успяха да установят съответствието на всеки аминокиселинен остатък с конкретни кодони и да определят кои кодони показват началото и края на синтеза на протеиновата верига? За целта беше необходимо да се прочетат 2 паралелни биологични текста - геномът и аминокиселината, съответстващи на специфичен протеинов ген. Тъй като клетките знаят кода, те бяха помолени да разпознаят различни нуклеотидни последователности.
За целта взехме клетъчни екстракти, които имаха способността да синтезират протеин в РНК, но не съдържаха ензими, способни да разцепват РНК. Такива екстракти се наричат безклетъчна система.
Екстрактът е получен от бактерии Е. coli и след това към него е добавена изкуствена РНК, състояща се само от един урацил. По този начин на безклетъчната система беше зададен въпросът: на коя аминокиселина отговаря UUU кодонът? Оказа се, че фенилаланинът му отговаря. Така че беше намерено дешифрирането на кода. След това е направен съответният превод за други аминокиселини.
Напълно дешифрираният генетичен код е показан по-долу. В централния кръг са посочени първите нуклеотиди на кодоните, във втория кръг - вторият, а в третия - третият. Отвън са посочени аминокиселинни остатъци, съответстващи на кодони.
Промоционално видео:
Изображение на генетичния код
Прекратяващите кодони се означават със символа TEP. Какви са символите за инициационни кодони? Няма такива специални кодони. При определени условия тази роля се поема от кодоните AUG и GUG. Те обикновено съответстват на метионин и валин.
Фигурата ясно показва определен модел: на коя киселина ще отговаря определен кодон се определя от първите 2 нуклеотида. Третият нуклеотид не играе важна роля. Основното натоварване се поема от дублета, разположен в началото на кодона. С други думи, можем да кажем, че кодът е квази-дублет.
Тази основна характеристика беше отбелязана на най-ранния етап от нейното декодиране. Естествено е невъзможно да се кодират всичките 20 аминокиселини с дублети, тъй като броят на дублетите е 16. Следователно третият нуклеотид в кодона носи определено семантично натоварване.
Съществува обаче универсално правило, основаващо се на факта, че 4 нуклеотида - аденин, цитозин, гуанин и урацил в своята структура се комбинират в 2 различни класа. Това са пиримидин (U и C) и пурин (A и D).
Следователно правилото за кодова дегенерация се формулира по следния начин: ако 2 кодона с 2 еднакви първи нуклеотида и третият принадлежат към същия клас (пурин или пиримидин), тогава те кодират същата аминокиселина.
Фигурата показва, че правилото се спазва стриктно. Но има 2 изключения от него. Кодонът AUA съответства на изолевцин, а не на метионин. UGA кодонът сигнализира за края на синтеза и на теория би трябвало да реагира на триптофан. Това са изненадите, които генетичният код има. Те трябва да бъдат взети под внимание и в същото време трябва да се разбере, че даденото правило е универсално.
Вячеслав Маркин