Різних кодонів у геномі Е. coliі Homosapiens

Генетичний код і частота використання

	Кодон	Амінокислота	Частота використання	Кодон	Амінокислота	Частота використання
			Е. coli	Ното sapiens			Е. coli	Ното sapiens
	GGG	Гліцин	0,13	0,23	UAG	Стоп	0,09	0,17
	GGA	Гліцин	0,09	0,26	UAA	Стоп	0,62	0,22
	GGU	Гліцин	0,38	0,18	UAU	Тирозин	0,53	0,42
	GGC	Гліцин	0,40	0,33	UAC	Тирозин	10,47	0,58
	GAG	Глутамінова кислота	0,30	0,59	UUU	Фенілаланін	0,51	0,43
	GAA	Глутамінова кислота	0,70	0,41	UUC	Фенілаланін	0,49	0,57
	GAU	Аспарагінова кислота	0,59	0,44	UCG	Серин	0,13	0,06
	GAC	Аспарагінова кислота	0,41	0,56	UCA		0,12	0,15
	GUG	Валін	0,34	0,48	UCU	Серин	0,19	0,17
	GUA	Валін	0,17	0,10	UCC	Серин	0,17	0,23
	GUU	Валін	0,29	0,17	AGU	Серин	0,13	0,14
	GUC	Валін	0,20	0,25	AGC	Серин	0,27	0,25
	GCG	Аланін	0,34	0,10	CGG	Аргінін	0,08	0,19
	GCA	Аланін	0,22	0,22	CGA	Аргінін	0,05	0,10
	GCU	Аланін	0,19	0,28	CGU	Аргінін	0,42	0,09
	GCC	Аланін	0,25	0,40	CGC	Аргінін	0,37	0,19
	AAG	Лізин	0,24	0,60	AGG	Аргінін	0,03	0,22
	AAA	Лізин	0,76	0,40	AGA	Аргінін	0,04	0,21
	AAU	Аспарагін	0,39	0,44	CAG	Глютамін	0,69	0,73
	ААС	Аспарагін	0,61	0,56	САА	Глютамін	0,31	0,27
	AUG	Метіонін, старт	1,00	1,00	CAU	Гістидин	0,52	0,41
	AUA	Ізолейцин	0,07	0,14	САС	Гістидин	0.48	0,59
	АUU	Ізолейцин	0,47	0,35	CUG	Лейцин	0,55	0,43
	AUC	Ізолейцин	0,46	0,51	CUA	Лейцин	0,03	0,07
	ACG	Треонін	0,23	0,12	CUU	Лейцин	0,10	0,12
	АСА	Треонін	0,12	0,27	CUC	Лейцин	0,10	0,20
	ACU	Треонін	0,21	0,23	UUG	Лейцин	0,11	0,12
	АСС	Треонін	0,43	0,38	UUA	Лейцин	0,11	0,06
	UGG	Триптофан	1,00	1,00	CCG	Пролін	0,55	0,11
	UGU	Цистин	0,43	0,42	CCA	Пролін	0,20	0,27
	UGC	Цистин	0,57	0,58	сси	Пролін	0,16	0,29
	UGA	Стоп	0,30	0,61	ссе	Пролін	0,10	0,33

Завдяки виродженості помилки, що виникають при зчитуванні, не завжди супроводжуються перекрученням генетичної інформації і порушенням експресії − процесу реалізації генетичної інформації, що міститься в ДНК.

В усіх випадках дво-, три- і чотириразової виродженості зміна відбувається тільки в третьому нуклеотиді триплету. Наприклад, зміни третього нуклеотиду в кодонах, що відповідають за синтез гліцину, не викликає відповідної зміни його поліпептидної структури, оскільки специфічність кодонів визначається головним чином першими двома нуклеотидами.

Кодони не здатні перекриватися, це означає, що залежно від точки старту можливі три варіанти зчитування генетичної інформації. Якщо для зчитування використовується лише одна рамка, то при додаванні або віддаленні одного або двох нуклеотидів відбувається зсування «рамки зчитування». При цьому нуклеодидна послідовність нової рамки стане зовсім іншою і в ній буде закодована послідовність амінокислот, що позбавлено функціонального смислу. У разі трьох вставок або делецій активність білка відновлюється. При цьому відбувається додавання або втрата однієї амінокислоти, але рамка зчитування відновлюється.

Основні властивості генетичного коду:

1. Триплетність − доказана в генетичних експериментах і підтверджена біохімічним синтезом. Одна амінокислота визначається послідовністю з трьох нуклеотидів − кодону.

2. Код не перекривається. Кодони ідуть один за одним без розділових знаків, тобто два кодони не мають загальних нуклеотидів. Зчитування інформації починається із фіксованого нуклеотиду, який задає необхідну рамку.

3. Код вироджений. Більшість амінокислот кодується більш ніж одним кодоном, а кожен кодон визначає лише одну амінокислоту. Кодони, що відповідають одній тій самій амінокислоті, називаються колонами − синонімами. Більшість синонімів розрізняється лише останньою основою триплету, тобто код вироджений за третьою основою. Можливо біологічний сенс виродженості генетичного коду полягає в тому, що ефект мутацій зводиться до мінімуму. За такої організації коду заміна основи виникла випадково, що із значною вірогідністю приведе до заміни на подібну амінокислоту або ж заміни не відбудеться зовсім.

4. Код універсальний. Генетичний код розшифрований внаслідок досліджень у безклітинних системах, отриманих з бактерій, тому було необхідно підтвердити, що результати, які отримані invitro, справедливі invivo. Прямий доказ універсальності отримано за порівняння нуклеотидних послідовностей ДНК і відповідних амінокислотних послідовностей. Виявилося, що в усіх бактеріальних і еукаріотичних геномах для кодування амінокислот використовуються одні ті ж набори триплетів нуклеотидів. Універсальність коду (за незначним винятком) свідчить про його раннє походження в еволюції. Можливо, на ранніх етапах лише дві перші основи були для розпізнавання, а роль третьої основи визначилася пізніше. У певний час код був «заморожений» в його сучасному вигляді. Будь-яка мутація, що змінює код, змінює послідовність амінокислот у більшості білків. Багато з цих змін можуть бути летальними. Отже, має існувати сильний тиск проти таких мутацій. Однак, в останні роки за вивчення процесу біосинтезу білка в мітохондріях були виявлені відхилення від універсального коду. Наприклад, для всіх геномів в ДНК мітохондрій кодон UGAчитається так саме, як UGGі тому є не кодоном-термінатором, а кодоном для триптофану. Також, виявлено специфічні зміни коду мітохондріальної ДНК для окремих видів. Так, у дріжджів кодон CUA кодує треонін замість лейцину, у ссавців AUA має таке саме значення, як й AUG, і визначає метіонін замість ізолейцину, а кодони AGA та AGC не кодують аргінін, а є термінаторами.

Дата добавления: 2017-02-01