Γενετικός κώδικας

Γενετικός κώδικας ονομάζεται ο κώδικας αντιστοίχισης των αζωτούχων βάσεων των νουκλεϊκών οξέων με τα αμινοξέα της παραγόμενης πολυπεπτιδικής αλυσίδας για τον σχηματισμό πρωτεϊνών. Στον σχηματισμό των πρωτεϊνών συμμετέχουν 20 διαφορετικά αμινοξέα, ενώ ο αριθμός των διαφορετικών βάσεων του RNA είναι 4 (A, U, G, C). Έτσι, προέκυψε αρχικά το ερώτημα: «Πόσες βάσεις του mRNA αντιστοιχούν σε ένα αμινοξύ;»

• 1 βάση → 1 αμινοξύ: Δεν είναι δυνατόν μία βάση του mRNA να αντιστοιχεί σε ένα αμινοξύ, γιατί ο αριθμός των διαφορετικών βάσεων (4¹=4) δεν επαρκεί για την κωδικοποίηση των 20 αμινοξέων.
• 2 βάσεις → 1 αμινοξύ: Αν οι 4 βάσεις συνδυάζονται ανά δύο, προκύπτουν 4²=16 διαφορετικοί συνδυασμοί, ο οποίοι δεν είναι αρκετοί για να κωδικοποιήσουν τα 20 διαφορετικά αμινοξέα.
• 3 βάσεις → 1 αμινοξύ: Αν οι 4 βάσεις συνδυάζονται ανά τρεις, προκύπτουν 4³=64 διαφορετικοί συνδυασμοί, οι οποίοι είναι περισσότεροι από αρκετοί για να κωδικοποιήσουν τα 20 διαφορετικά αμινοξέα.

Σήμερα γνωρίζουμε ότι κάθε αμινοξύ κωδικοποιείται από μία τριάδα νουκλεοτιδίων (τριπλέτα) του mRNA που ονομάζεται κωδικόνιο.

Ο όρος κωδικόνιο αναφέρεται και στο γονίδιο από το οποίο προέρχεται το mRNA. Συγκεκριμένα: κωδικόνιο είναι μία τριπλέτα βάσεων της κωδικής αλυσίδας του γονιδίου, η οποία κωδικοποιεί ένα αμινοξύ. Π.χ. Το κωδικόνιο έναρξης στο mRNA είναι το 5'-AUG-3', ενώ στο γονίδιο (κωδική αλυσίδα) είναι το 5'-ATG-3'. Τα κωδικόνια διαβάζονται με κατεύθυνση 5'→3'. Π.χ. 3'-GUA-5' είναι το κωδικόνιο AUG, το οποίο κωδικοποιεί το αμινοξύ Met. Ο όρος κωδικόνιο δεν αναφέρεται σε αλληλουχίες των εσωνίων, των 3' και 5' αμετάφραστων περιοχών, των γονιδίων των rRNA, tRNA και snRNA, του «περιττού» DNA, των υποκινητών κ.λπ., δηλαδή σε αλληλουχίες DNA ή RNA που δεν κωδικοποιούν αμινοξέα.

Βασικά χαρακτηριστικά του γενετικού κώδικα

Τα βασικά χαρακτηριστικά του γενετικού κώδικα είναι τα εξής:

• Είναι κώδικας τριπλέτας, δηλαδή μία τριάδα βάσεων του mRNA (κωδικόνιο) κωδικοποιεί ένα αμινοξύ. Ο όρος κωδικόνιο αναφέρεται και στην αντίστοιχη τριπλέτα βάσεων της κωδικής αλυσίδας του γονιδίου.

• Είναι συνεχής, δηλαδή το mRNA διαβάζεται συνεχώς, χωρίς να παραλείπεται κανένα νουκλεοτίδιο.

• Είναι μη επικαλυπτόμενος, δηλαδή κάθε βάση του mRNA ανήκει σε ένα μόνο κωδικόνιο.

• Είναι εκφυλισμένος, δηλαδή τα 18 από τα 20 αμινοξέα, κωδικοποιούνται από 2 έως 6 διαφορετικά κωδικόνια. Τα διαφορετικά κωδικόνια που κωδικοποιούν το ίδιο αμινοξύ ονομάζονται συνώνυμα.

• Είναι σχεδόν καθολικός, δηλαδή σχεδόν ίδιος σε όλους τους οργανισμούς.

• Έχει ένα κωδικόνιο έναρξης (AUG), από το οποίο ξεκινά η μετάφραση του mRNA και κωδικοποιεί το αμινοξύ μεθειονίνη και 3 κωδικόνια λήξης (UAA, UAG, UGA), τα οποία σηματοδοτούν τον τερματισμό της μετάφρασης καθώς δεν κωδικοποιούν αμινοξέα.