Необходимость генетического кода •Нет соответствия между числом мономеров в матрице и продукте

Необходимость генетического кода
•Нет соответствия между числом мономеров в
матрице и продукте
•Отсутствует структурное сходство между
мономерами матрицы и продукта. Это
исключает комплементарное взаимодействие
между ними
В 1966 году собрался съезд
Победителей в Колд-Спринг-Харборе.
На нем впервые представлена
таблица ген кода
Ниренберг, Корана и Холии стали Н.
лауреатами за расшифровку ген кода
в 1968 г
Генетический код и его свойства
Генетический код – система записи
информации о последовательности
аминокислот в белках с помощью
последовательности нуклеотидов
9.
ПОДХОДЫ К РАСШИФРОВКЕ ГЕНЕТИЧЕСКОГО КОДА
1. Бесклеточная система синтеза пептидов К экстрактам E. Coli, способным к бесклеточному синтезу
белка, добавляюли полирибонуклеотиды, которые
выполняли роль мРНК
Поли А- лизин
ССС - пролин
UUU - фенилаланин
2. Определение связывания тРНК, специфичных для
каждой из 20 АМК с синтезированными 64 триплетами.
Это позволило идентифицировать 50 кодонов
3. Использование синтетических полирибонуклеотидов
с повторяющейся последовательностью из 2,3 и 4 оснований.
Матрица с повторяющимся тетрамером UAUC кодировала
синтез пептида из тир,лей,сер и изо
UAUCUAUCUAUCUAUCUAUCUAUC
UAU - тир
CUA- лей
UCU - сер
AUC- изо
1. Универсальность
2. Линейность
3. Без запятых
4. Неперекрыващийся
5. Триплетный ( хотя основную нагрузку несут 2
нуклеотида)
6. Знаки пунктуации – UAA, UAG, UGA –
терминирующие кодоны. AUG – кодон инициации
7. Однозначность кодонов – 1 кодон соответствует 1
АМК. В обратном порядке неоднозначен.
8. Вырожденный. Одна АМК кодируется более чем
одним кодоном 9. Помехоустойчивость
Универсальность –
Генетический код митохондрий
отличается от универсального
Он идеален, т.е. подчиняется
правилу – если 2 кодона имеют
два одинаковых нуклеотида, а
третьи принадлежат к одному
классу, то они кодируют одну и ту
же АМК
В универсальном коде два исключения
из этого правила АУА-лейцин,
а АУГ-метионин. В идеальном оба –
метионин. УГГ в универсальном
кодирует триптофан, а УГА является
стопкодоном, в идеальном – оба
кодируют триптофан
Идеальный код не у всех митохондрий,
но ни у одной нет универсального кода
как у клетки
Генетический код неперекрывающийся
Код неперекрывающийся, но гены
могут перекрываться. Один ген
может находиться внутри другого –
ген-матрешка. Инициирующий кодон
может перекрываться с
терминирующим в предыдущем гене
5. Свойство кода:
помехоустойчивость
•Замены нуклеотидов, не
приводящие к замене класса АМК наз
консервативными
• - к смене класса – радикальными
•В каждом триплете может произойти
9 однократных замен, во всех
триплетах 61х3=549
•23 замены вызовут образование
стоп-кодонов
134 замены из-за вырожденности
кода не изменят АМК
230 замен не меняет класс АМК
162- изменят класс, т. е.
радикальные
Показатель помехоустойчивости 134+230:162=2,25
Арг
ЦГУ,ЦГА,
ЦГЦ,ЦГГ,
АГА,АГГ
Асн
ГАУ, ГАЦ
Асп
ААУ,ААЦ
Вал
ГУУ,ГУ
Ц,
ГУА,ГУ
Г
Гис
ЦАУ,ЦАЦ
Гли
ГГУ,ГГА,
ГГЦ,ГГГ
Глу
ГАА,ГАГ
Глу.к-та
ЦАА,ЦАГ
Изл
АУУ,АУ
А,
АУЦ
Лей
УУА,УУГ,Ц
УЦ,
ЦУГ,
ЦУА,ЦУЦ
Лиз
ААА,ААГ
Мет
АУГ
Про
ЦЦГ,ЦЦЦ
,
ЦЦА,
ЦЦУ
Сер
АГУ,АГ
Ц,УЦА,
УЦГ,У
ЦУ,УЦ
Ц
Тир
УАУ,УАЦ
Тре
АЦУ,АЦА,А
ЦГ
АЦЦ
Фен
УУУ
УУЦ
Три
УГГ
Цис
УГУ,УГ
Ц
Ала
ГЦУ,ГЦА,Г
ЦЦ,
ГЦГ
Таблица генетического кода
Селеноцистеин кодируется стопкодоном УГА, если за ним даже на
очень большом расстоянии следует
стимулирующая последовательность
Общепринятые кодирующие последовательности
( для белков и РНК) в
геномах эукариот представлены лишь очень
небольшой частью ДНК.
Некодирующие последовательности
представлены разного рода
повторяющимися последовательностями
(диспергированными, тандемными
повторами) и мобильными элементами.
В настоящее время установлена или
предполагается функциональная значимость
этих участков ДНК, в которых
закодировано нечто иное, не требующее
привлечения триплетного кода.
Очевидно, что кроме триплетного кода и
трансляционной машины для его
реализации, в клетке имеются другие коды и
средства их чтения. Под кодом
вообще понимают любой тип нуклеотидного
контекста, значимый для
выполнения определенной биологической
функции.
1.Элиминация или амплификация повторов.
Код модуляции
Повторы, вариабельность числа которых
является наиболее распространенным
типом полиморфизма, влияют на активность
генов ( это проявляется при
их делециях или увеличении числа копий,
например, при синдроме ломкой Ххромосомы).
2.Код укладки РНК
Около половины генома транскрибируется в
виде молекул РНК, которая имеет
сложную конформацию.
3. Код сегментации генома. Блоки могут иметь
значение для эволюции геномов
4. Триплетный код занимает несколько
процентов типичного эукариотического
генома. Вырожденность триплетного кода как
раз и подразумевает, что наравне
с ним существуют и другие коды, которые тоже
вырожденны.
Повторы
могут образовывать шпильки, Н-структуры,
обеспечивать конформационную
гибкость ДНК и РНК, могут быть сайтами
связывания белковых факторов
5. Хроматиновый код. Позиционирование
нуклеосом
6. Код укладки белка – довольно разнообразные
АМК последовательности могут
имеет одинаковый тип укладки и в этом коде
может быть не вся АМК последовательность
имеет значение, а отдельные АМК.
7. Код сплайсинга
8. Коды транскрипции
9. Коды конформации – формы ДНКуглы в ДНК, спиральное вращение и т.д.
10. Коды рамки трансляции
11. Прочие коды – редактирования РНК,
код замедления трансляции, код
процесса деградации РНК и белков
Перекрывание кодов – характерно для
всех описанных кодов.
Например, последовательность экзонов
несет информацию не только о
последовательности АМК, но и о
локализации нуклеосом, об укладке
мРНК, рамке трансляции,
точных границах экзонов и интронов.