Genetska koda je biološki program. Zahvaljujoč njej se aminokislinska zaporedja proteinov kodirajo z uporabo ustreznih nukleotidnih zaporedij. To kodiranje je trojno. To pomeni, da ena aminokislina ustreza zaporedju 3 nukleotidov mRNA. Tak triplet nukleotidov imenujemo kodon. Bioslovno besedilo, zapisano v mRNA, prebere ribosom. To počne dosledno. Začne se z iniciacijskim kodonom, torej začetnim, nato pa preide na druge kodone. Obrazložitveni diagram je prikazan spodaj.
V shemi črke "a" označujejo aminokislinske ostanke beljakovin. Obstaja jih 20 vrst. Obstaja 64 vrst kodonov, kar kaže, da nima vsak kodon aminokisline. Takšni nepomembni kodoni opravljajo posebno funkcijo. Odgovorni so za označevanje koncev beljakovinskih verig. Imenujejo se zaključni kodoni. Drugi kodoni ustrezajo nekaterim aminokislinskim ostankom.
Tako je razvidno, da je obravnavana koda trojna, se ne prekriva (branje poteka zaporedno, kodon za kodonom) in vsebuje zaključne in iniciacijske kodone.
Kako je strokovnjakom uspelo ugotoviti skladnost vsakega aminokislinskega ostanka z določenimi kodoni in določiti, kateri kodoni označujejo začetek in konec sinteze beljakovinske verige? Da bi to naredili, je bilo treba prebrati dve vzporedni biološki besedili - genom in aminokislino, ki ustrezata določenemu proteinskemu genu. Ker celice poznajo kodo, so jih prosili, naj prepoznajo različna nukleotidna zaporedja.
Za to smo vzeli celične izvlečke, ki so lahko sintetizirali beljakovine v RNA, vendar niso vsebovali encimov, ki bi lahko cepili RNA. Takšni izvlečki se imenujejo brezcelični sistem.
Izvleček je bil pridobljen iz bakterije E. coli, nato pa so mu dodali umetno RNA, sestavljeno samo iz uracilov. Na ta način so brezceličnemu sistemu zastavili vprašanje: kateri aminokislini ustreza UUU kodon? Izkazalo se je, da mu ustreza fenilalanin. Tako je bila najdena dešifriranje kode. Nato je bil izveden ustrezen prevod za druge aminokisline.
Popolnoma dešifrirana genetska koda je prikazana spodaj. V osrednjem krogu so označeni prvi nukleotidi kodonov, v drugem krogu - drugi in v tretjem - tretji. Na zunanji strani so označeni aminokislinski ostanki, ki ustrezajo kodonom.
Promocijski video:
Slika genetske kode
Končni kodoni so označeni s simbolom TEP. Kateri so simboli za iniciacijske kodone? Takšnih posebnih kodonov ni. Pod določenimi pogoji to vlogo prevzamejo kodoni AUG in GUG. Običajno ustrezajo metioninu in valinu.
Slika jasno prikazuje določen vzorec: kateri kislini bo ustrezen določen kodon določil prva 2 nukleotida. Tretji nukleotid nima pomembne vloge. Glavno obremenitev nosi dublet, ki se nahaja na začetku kodona. Z drugimi besedami, lahko rečemo, da je koda kvazi dvojnik.
Ta glavna značilnost je bila opažena v najzgodnejši fazi njenega dekodiranja. Vseh 20 aminokislin je z dubleti nemogoče kodirati, saj je število dubletov 16. Tako tretji nukleotid v kodonu nosi določeno semantično obremenitev.
Vendar pa obstaja univerzalno pravilo, ki temelji na dejstvu, da so 4 nukleotidi - adenin, citozin, gvanin in uracil v svoji strukturi združeni v 2 različna razreda. To sta pirimidin (U in C) in purin (A in D).
Zato je pravilo kodne degeneracije oblikovano tako: če 2 kodona z dvema enakima prvima nukleotidoma in tretji pripadata istemu razredu (purin ali pirimidin), potem kodirajo isto aminokislino.
Slika prikazuje, da se pravilo dosledno upošteva. Obstajata pa 2 izjemi. Kodon AUA je odgovoren za izolevcin in ne metionin. Kodon UGA označuje konec sinteze in v teoriji bi se moral odzvati na triptofan. To so presenečenja, ki jih ima genetska koda. Upoštevati jih je treba, hkrati pa je treba razumeti, da je določeno pravilo univerzalno.
Vjačeslav Markin