Таблицы кодонов ДНК и РНК

Таблица кодонов может быть использована для перевода генетического кода в последовательность аминокислот . ^{[1] [2]} Стандартный генетический код традиционно представлен в виде таблицы кодонов РНК , поскольку, когда белки производятся в клетке рибосомами , именно информационная РНК (мРНК) направляет синтез белка . ^{[2] [3]} Последовательность мРНК определяется последовательностью геномной ДНК . ^[4] В этом контексте стандартный генетический код называется таблицей перевода 1. ^[3] Он также может быть представлен в виде таблицы кодонов ДНК. Кодоны ДНК в таких таблицах встречаются на смысловой цепи ДНК и расположены в направлении 5 ′ к 3 ′ . Различные таблицы с альтернативными кодонами используются в зависимости от источника генетического кода, например, из ядра клетки , митохондрии , пластиды или гидрогеносомы . ^[5]

В генетическом коде и в таблицах ниже имеется 64 различных кодона; большинство из них указывают на аминокислоту. ^[6] Три последовательности, UAG, UGA и UAA, известные как стоп-кодоны , ^{[примечание 1]} не кодируют аминокислоту, а вместо этого сигнализируют о высвобождении зарождающегося полипептида из рибосомы. ^[7] В стандартном коде последовательность AUG — читается как метионин — может служить стартовым кодоном и вместе с такими последовательностями, как фактор инициации , инициирует трансляцию. ^{[3] [8] [9]} В редких случаях стартовые кодоны в стандартном коде могут также включать GUG или UUG; эти кодоны обычно представляют валин и лейцин соответственно, но как стартовые кодоны они транслируются как метионин или формилметионин . ^{[3] [9]}

Классическая таблица/колесо стандартного генетического кода организовано произвольно на основе позиции кодона 1. Сайер ^[11] после наблюдений из ^[12] показал, что реорганизация колеса на основе позиции кодона 2 (и переупорядочение с UCAG на UCGA) лучше упорядочивает кодоны по гидрофобности закодированных ими аминокислот. Это говорит о том, что ранние рибосомы наиболее тщательно считывали вторую позицию кодона, чтобы контролировать паттерны гидрофобности в белковых последовательностях.

Первая таблица — стандартная таблица — может быть использована для перевода триплетов нуклеотидов в соответствующую аминокислоту или подходящий сигнал, если это стартовый или стоп-кодон. Вторая таблица, соответственно названная обратной, делает противоположное: ее можно использовать для выведения возможного кода триплета, если аминокислота известна. Поскольку несколько кодонов могут кодировать одну и ту же аминокислоту, в некоторых случаях приводится обозначение нуклеиновых кислот Международного союза теоретической и прикладной химии (IUPAC) .

Как показано в таблице выше, таблица NCBI 1 включает менее канонические стартовые кодоны GUG и UUG. ^[3]

Генетический код когда-то считался универсальным: ^[20] кодон будет кодировать одну и ту же аминокислоту независимо от организма или источника. Однако теперь принято считать, что генетический код эволюционирует, ^[21] что приводит к расхождениям в том, как кодон транслируется в зависимости от генетического источника. ^{[20] [21]} Например, в 1981 году было обнаружено, что использование кодонов AUA, UGA, AGA и AGG системой кодирования в митохондриях млекопитающих отличалось от универсального кода. ^[20] Стоп-кодоны также могут быть затронуты: у реснитчатых простейших универсальные стоп-кодоны UAA и UAG кодируют глутамин. ^{[21] [примечание 4]} Четыре новых альтернативных генетических кода (пронумерованных здесь 34–37) были обнаружены в бактериальных геномах Шульгиной и Эдди, что выявило первые изменения смысловых кодонов у бактерий. ^[22] В следующей таблице показаны эти альтернативные кодоны.

• Биоинформатика
• Список генетических кодов

• Chevance FV, Hughes KT (2 мая 2017 г.). «Дело о генетическом коде как о триплете триплетов». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 114 (18): 4745– 4750. Bibcode : 2017PNAS..114.4745C. doi : 10.1073/pnas.1614896114 . JSTOR  26481868. PMC  5422812. PMID  28416671 .
• Dever TE (29 июня 2012 г.). «Новый старт для синтеза белка». Science . 336 (6089). Американская ассоциация содействия развитию науки: 1645– 1646. Bibcode :2012Sci...336.1645D. doi :10.1126/science.1224439. JSTOR  41585146. PMID  22745408. S2CID  44326947. Архивировано из оригинала 8 июня 2022 г. Получено 17 октября 2020 г.
• Gardner RS, Wahba AJ, Basilio C, Miller RS, Lengyel P, Speyer JF (декабрь 1962 г.). «Синтетические полинуклеотиды и аминокислотный код. VII». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 48 (12): 2087– 2094. Bibcode : 1962PNAS...48.2087G. doi : 10.1073 /pnas.48.12.2087 . PMC  221128. PMID  13946552.
• Накамото Т (март 2009). «Эволюция и универсальность механизма инициации синтеза белка». Gene . 432 ( 1– 2): 1– 6. doi :10.1016/j.gene.2008.11.001. PMID  19056476.
• Wahba AJ, Gardner RS, Basilio C, Miller RS, Speyer JF, Lengyel P (январь 1963 г.). «Синтетические полинуклеотиды и аминокислотный код. VIII». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 49 (1): 116– 122. Bibcode : 1963PNAS...49..116W. doi : 10.1073/pnas.49.1.116 . PMC  300638. PMID  13998282 .
• Янофски С (9 марта 2007 г.). «Установление триплетной природы генетического кода». Cell . 128 (5): 815– 818. doi : 10.1016/j.cell.2007.02.029 . PMID  17350564. S2CID  14249277.
• Zaneveld J, Hamady M, Sueoka N, Knight R (28 февраля 2009 г.). "CodonExplorer: интерактивная онлайн-база данных для анализа использования кодонов и состава последовательностей". Биоинформатика для анализа последовательностей ДНК . Методы в молекулярной биологии. Том 537. С.  207– 232. doi :10.1007/978-1-59745-251-9_10. ISBN 978-1-58829-910-9. PMC  2953947 . PMID  19378146.

• Схема кодонов ДНК, организованная в виде колеса