Кодон

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Кодо́н (кодирующий тринуклеотид) — единица генетического кода, тройка нуклеотидных остатков (триплет) в ДНК или РНК, обычно кодирующих включение одной аминокислоты. Последовательность кодонов в гене определяет последовательность аминокислот в полипептидной цепи белка, кодируемого этим геном.

Классификация[править | править вики-текст]

Так как существует 4 различных нуклеотида (нуклеоаминокислоты), то на уровне нуклеотидов Природа выбрала четверичную систему кодирования (счисления).

Кодон является триплетом из нуклеотидов с возможностью повторения нуклеотида в триплете, т.е. триплетом из трёх четверичных кодов (знаков, цифр) с определённым местоположением (позицией). Такая четверичная позиционная система счисления может кодировать кодона, где n - основание системы кодирования (счисления), а k - число знаков (цифр) в коде (в кодоне). Таким образом появляется алфавит из 64-х знаков. В качестве знаков алфавита можно применить 32 больших и 32 маленьких букв русского алфавита без буквы "ё" и читать генетический код по русски.

Поскольку существует 4 различных нуклеотида (нуклеоаминокислоты) (аденин, гуанин, цитозин, тимин), которыми кодируются кодоны (триплеты нуклеоаминокислот), состоящие из комтринации трёх нуклеоаминокислот из алфавита из четырёх нуклеоаминокислот, то по законам комбинаторики общее число кодонов (триплетов нуклеоаминокислот) равно числу размещений с повторениями: комтринациям, из которых 61 комтринация кодирует определённые кодоны (триплеты нуклеоаминокислот), а 3 оставшихся кодона (UGA, UAG и UAA) сигнализируют об остановке трансляции полипептидной цепи и называются стоп-кодонами.

Стартовым кодоном у эукариотических организмов является триплет AUG в мРНК, кодирующий метионин, с которого начинается образование полипептидной цепи в процессе трансляции.

У некоторых прокариот стартовыми кодонами также являются GUG, AUU, CUG, UUG.

Так как в процессе биосинтеза белка в полипептидную цепь участвует всего 20 аминокислот, то различные кодоны могут кодировать одинаковые аминокислоты, такие кодоны принято называть изоакцепторными кодонами.

Таблица кодонов РНК[править | править вики-текст]

неполярный полярный основный кислотный (стоп-кодон)
Стандартный генетический код
1-е
основание
2-е основание 3-е
основание
U C A G
U UUU (Phe/F) Фенилаланин UCU (Ser/S) Серин UAU (Tyr/Y) Тирозин UGU (Cys/C) Цистеин U
UUC UCC UAC UGC C
UUA (Leu/L) Лейцин UCA UAA Стоп (Охра) UGA Стоп (Опал) A
UUG UCG UAG Стоп (Янтарь) UGG (Trp/W) Триптофан     G
C CUU CCU (Pro/P) Пролин CAU (His/H) Гистидин CGU (Arg/R) Аргинин U
CUC CCC CAC CGC C
CUA CCA CAA (Gln/Q) Глутамин CGA A
CUG CCG CAG CGG G
A AUU (Ile/I) Изолейцин ACU (Thr/T) Треонин         AAU (Asn/N) Аспарагин AGU (Ser/S) Серин U
AUC ACC AAC AGC C
AUA ACA AAA (Lys/K) Лизин AGA (Arg/R) Аргинин A
AUG[A] (Met/M) Метионин ACG AAG AGG G
G GUU (Val/V) Валин GCU (Ala/A) Аланин GAU (Asp/D) Аспарагиновая кислота GGU (Gly/G) Глицин U
GUC GCC GAC GGC C
GUA GCA GAA (Glu/E) Глутаминовая кислота GGA A
GUG GCG GAG GGG G
A  Кодон AUG кодирует метионин и одновременно является сайтом инициации трансляции: первый кодон AUG в кодирующей области мРНК служит началом синтеза белка[1].

Расшифровка завершена в 1966 году[2].

Неканонические значения кодонов[править | править вики-текст]

По крайней мере у 16 типов организмов генетический код отличается от канонического. Например многие виды зелёных водорослей Acetabularia транслируют стандартные стоп-кодоны UAG и UAA в аминокислоту глицин, а гриб Candida интерпретирует РНК-кодон CUG не как лейцин, а как серин. А у митохондрий пекарских дрожжей (Saccharomyces cerevisiae) четыре из шести кодонов, обычно транслирующихся в лейцин, кодируют треонин.

Существование таких вариаций свидетельствует о возможной эволюции генетического кода.

Представители почти всех трёх доменов живых организмов иногда прочитывают стандартный стоп-кодон UGA как 21-ю аминокислоту селеноцистеин, не относящуюся к 20 стандартным. Селеноцистеин образуется при химической модификации серина на стадии, когда последний ещё не отсоединился от тРНК в составе рибосомы.

Аналогично у представителей двух доменов (архебактерий и бактерий) стоп-кодон UAG прочитывается как 22-я аминокислота пирролизин.

Отличия от универсального кода имеются и в митохондриальной ДНК (см. раздел Особенности).

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Nakamoto U (March 2009). «Evolution and the universality of the mechanism of initiation of protein synthesis». Gene 432 (1–2): 1–6. DOI:10.1016/j.gene.2008.11.001. PMID 19056476.
  2. Айала Ф. Д. Современная генетика. 1987.