У ДНК використовується чотири азотистих підстави - аденін (А). гуанін (G). цитозин (С). тимін (T). які в російськомовній літературі позначаються буквами А. Г. Ц і Т. Ці букви складають алфавіт генетичного коду. У РНК використовуються ті ж нуклеотиди, за винятком нуклеотиду, містить тимін. який замінений схожим нуклеотидом, що містить урацил. який позначається буквою U (У в російськомовній літературі). У молекулах ДНК і РНК нуклеотиди шикуються в ланцюжки і, таким чином, виходять послідовності генетичних букв.
Білки практично всіх живих організмів побудовані з амінокислот всього 20 видів. Ці амінокислоти називають канонічними. Кожен білок є ланцюжком або кілька ланцюжків амінокислот, з'єднаних в строго певній послідовності. Ця послідовність визначає будову білка, а отже всі його біологічні властивості.
Проте, на початку 60-х років XX століття нові дані виявили неспроможність гіпотези «коду без ком». Тоді експерименти показали, що кодони, що вважалися Криком безглуздими, можуть провокувати білковий синтез в пробірці, і до 1965 року був встановлений сенс всіх 64 триплетів. Виявилося, що деякі кодони просто-напросто надлишкові, тобто цілий ряд амінокислот кодується двома, чотирма або навіть шістьма триплету.
- Триплетність - значущою одиницею коду є поєднання трьох нуклеотидів (триплет. Або кодон).
- Безперервність - між триплетами немає розділових знаків, тобто інформація зчитується безперервно.
- Неперекриваемость - один і той же нуклеотид не може входити одночасно до складу двох або більше триплетів (не дотримується для деяких перекриваються генів вірусів. Мітохондрій і бактерій. Які кодують кілька білків, зчитувати із зсувом рамки).
- Однозначність (специфічність) - певний кодон відповідає тільки однієї амінокислоті (проте, кодон UGA у Euplotes crassus кодує дві амінокислоти - цистеїн і селеноцистеїн) [11]
- Виродженість (надмірність) - одній і тій же амінокислоті може відповідати декілька кодонів.
- Універсальність - генетичний код працює однаково в організмах різного рівня складності - від вірусів до людини (на цьому засновані методи генної інженерії; є ряд винятків, показаний в таблиці розділу «Варіації стандартного генетичного коду» нижче).
- Перешкодостійкість - мутації замін нуклеотидів, що не приводять до зміни класу кодованої амінокислоти, називають консервативними; мутації замін нуклеотидів, що призводять до зміни класу кодованої амінокислоти, називають радикальними.
- Розділові знаки - триплети виконують функцію знаків пунктуації.
Таблиці відповідності кодонів мРНК і амінокислот
Генетичний код, загальний для більшості про- і еукаріот. У таблиці наведено всі 64 кодони і вказані відповідні амінокислоти. Порядок підстав - від 5 'до 3' кінця мРНК.
Варіації стандартного генетичного коду
Перший приклад відхилення від стандартного генетичного коду був відкритий в 1979 році при дослідженні генів мітохондрій людини. З того часу було знайдено декілька подібних варіантів [13]. включаючи різноманітні альтернативні мітохондріальні коди, [14] наприклад, читання стоп-кодону УГА як кодону, що визначає триптофан у мікоплазм. У бактерій і архей ГУГ і УУГ часто використовуються як стартові кодони. У деяких випадках гени починають кодувати білок із старт-кодону. який відрізняється від зазвичай використовуваного даним видом [13].
У деяких білках нестандартні амінокислоти, такі як селеноцистеїн і піролізин. вставляються рибосомою, прочитується стоп-кодон, що залежить від послідовностей в мРНК. Селеноцистеїн зараз розглядається в якості 21-й, а піролізин 22-й з амінокислот, що входять до складу білків.
Незважаючи на ці винятки, у всіх живих організмів генетичний код має спільні риси: кодони складаються з трьох нуклеотидів, де два перших є визначальними, кодони транслюються тРНК і рибосомами в послідовність амінокислот.
Відхилення від стандартного генетичного коду [13] [15].
Деякі види дріжджів роду Candida
Мітохондрії вищих рослин
Мітохондрії (у всіх без винятку досліджених організмів)
Ядерний геном інфузорії Euplotes
Цистеїн або селеноцистеїн
Мітохондрії ссавців, дрозофіли. S. cerevisiae і багатьох найпростіших
Вважається, що триплетний код склався досить рано в ході еволюції життя. Але існування відмінностей в деяких організмах, що з'явилися на різних еволюційних стадіях, вказує на те, що він був не завжди таким.
Згідно з деякими моделям, спочатку код існував в примітивному вигляді, коли мале число кодонів позначало порівняно невелике число амінокислот. Більш точне значення кодонів і більше число амінокислот могли бути введені пізніше. Спочатку тільки перші два з трьох підстав могли бути використані для пізнавання [що залежить від структури тРНК].
- Льюин Б. Гени. М. 1987. C. 62.