stringtranslate.com

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]

Второе положение кодона лучше всего определяет гидрофобность аминокислоты. Цветовое кодирование: гидрофобность из микроокружения в сложенных белках [10]

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 кодируемых 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 (ИЮПАК) .

Таблица перевода 1

Стандартная таблица кодонов РНК

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

Таблица кодонов обратной РНК

Стандартная таблица кодонов ДНК

Таблица обратных кодонов ДНК

Альтернативные кодоны в других таблицах трансляции

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.

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Каждый стоп-кодон имеет определенное название: UAG — янтарный , UGA — опаловый или умбровый , а UAA — охра . [7] В ДНК эти стоп-кодоны — TAG, TGA и TAA соответственно.
  2. ^ abcdef Историческая основа обозначения стоп-кодонов как янтарного, охрового и опалового описана в автобиографии Сидни Бреннера [14] и в исторической статье Боба Эдгара. [15]
  3. ^ Главное различие между ДНК и РНК заключается в том, что тимин (T) присутствует только в первой. В РНК он заменен на урацил (U). [18] Это единственное различие между стандартной таблицей кодонов РНК и стандартной таблицей кодонов ДНК.
  4. ^ Euplotes octacarinatus является исключением. [21]

Ссылки

  1. ^ ab "Таблица перевода аминокислот". Университет штата Орегон. Архивировано из оригинала 29 мая 2020 года . Получено 2 декабря 2020 года .
  2. ^ ab Барти, Лиза; Брук, Джек. MHCC Biology 112: Biology for Health Professions. Open Oregon. стр. 42. Архивировано из оригинала 6 декабря 2020 г. Получено 6 декабря 2020 г.
  3. ^ abcdef Elzanowski A, Ostell J (7 января 2019 г.). «Генетические коды». Национальный центр биотехнологической информации. Архивировано из оригинала 5 октября 2020 г. Получено 21 февраля 2019 г.
  4. ^ "RNA Functions". Scitable . Nature Education. Архивировано из оригинала 18 октября 2008 г. Получено 5 января 2021 г.
  5. ^ "The Genetic Codes". Национальный центр биотехнологической информации. Архивировано из оригинала 13 мая 2011 года . Получено 2 декабря 2020 года .
  6. ^ "Codon". Национальный институт исследований генома человека . Архивировано из оригинала 22 октября 2020 г. Получено 10 октября 2020 г.
  7. ^ ab Maloy S. (29 ноября 2003 г.). «Как бессмысленные мутации получили свои названия». Курс микробной генетики . Университет штата Сан-Диего. Архивировано из оригинала 23 сентября 2020 г. Получено 10 октября 2020 г.
  8. ^ Hinnebusch AG (2011). «Молекулярный механизм сканирования и выбора стартового кодона у эукариот». Обзоры микробиологии и молекулярной биологии . 75 (3): 434–467. doi : 10.1128/MMBR.00008-11 . PMC 3165540. PMID  21885680 . 
  9. ^ ab Touriol C, Bornes S, Bonnal S, Audigier S, Prats H, Prats AC, Vagner S (2003). «Создание разнообразия изоформ белков путем альтернативной инициации трансляции в кодонах, отличных от AUG». Biology of the Cell . 95 (3–4): 169–78. doi : 10.1016/S0248-4900(03)00033-9 . PMID  12867081.
  10. ^ Bandyopadhyay, Debashree; Mehler, Ernest L. (август 2008 г.). «Количественное выражение гетерогенности белка: реакция боковых цепей аминокислот на их локальное окружение». Proteins . 72 (2): 646–59. doi :10.1002/prot.21958. PMID  18247345.
  11. ^ Saier, Milton H. Jr. (10 июля 2019 г.). «Понимание генетического кода». J Bacteriol . 201 (15): e00091-19. doi :10.1128/JB.00091-19. PMC 6620406. PMID  31010904 . 
  12. ^ Muto, A.; Osawa, S. (январь 1987 г.). «Содержание гуанина и цитозина в геномной ДНК и эволюция бактерий». Proc Natl Acad Sci USA . 84 (1): 166–9. doi :10.1073/pnas.84.1.166. PMC 304163 . PMID  3467347. 
  13. ^ "Информация в ДНК определяет клеточную функцию посредством перевода". Scitable . Nature Education. Архивировано из оригинала 23 сентября 2017 г. Получено 5 декабря 2020 г.
  14. ^ Бреннер, Сидней; Вулперт, Льюис (2001). Жизнь в науке . Biomed Central Limited. стр. 101–104. ISBN 9780954027803.
  15. ^ Эдгар Б. (2004). «Геном бактериофага Т4: археологические раскопки». Генетика . 168 (2): 575–82. doi :10.1093/ genetics /168.2.575. PMC 1448817. PMID  15514035. см. страницы 580–581
  16. ^ ab IUPAC—IUB Commission on Biochemical Nomenclature. «Abbreviations and Symbols for Nucleic Acids, Polynucleotides and Their Constituents» (PDF) . Международный союз теоретической и прикладной химии. Архивировано (PDF) из оригинала 9 июля 2021 г. . Получено 5 декабря 2020 г. .
  17. ^ "Что делает ДНК?". Ваш геном . Добро пожаловать в Genome Campus. Архивировано из оригинала 29 ноября 2020 г. Получено 12 января 2021 г.
  18. ^ "Гены". ДНК, генетика и эволюция . Бостонский университет. Архивировано из оригинала 28 апреля 2020 года . Получено 10 декабря 2020 года .
  19. ^ "Выберите стартовый кодон". depts.washington.edu . Получено 2024-08-14 .
  20. ^ abc Osawa, A (ноябрь 1993 г.). «Эволюционные изменения в генетическом коде». Сравнительная биохимия и физиология . 106 (2): 489–94. doi :10.1016/0305-0491(93)90122-l. PMID  8281749. Архивировано из оригинала 2020-12-06 . Получено 2020-12-05 .
  21. ^ abcd Osawa S, Jukes TH, Watanabe K, Muto A (март 1992). «Недавние доказательства эволюции генетического кода». Microbiological Reviews . 56 (1): 229–64. doi :10.1128/MR.56.1.229-264.1992. PMC 372862 . PMID  1579111. 
  22. ^ abcde Шульгина, Екатерина; Эдди, Шон Р. (9 ноября 2021 г.). «Вычислительный экран для альтернативных генетических кодов в более чем 250 000 геномов». eLife . 10 . doi : 10.7554/eLife.71402 . PMC 8629427 . PMID  34751130. 

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки