Genetický kód: Porovnání verzí

[[Soubor:Aminoacids table.svg|thumb|[[RNA]] [[kodónkodon]]y - [[bílkovina]]]]

[[Soubor:Genetický kód.jpg|250px|left]]Genetická informace nesená [[organismus|organismem]] (jeho [[genom]]) je zapsaná v [[molekula|molekule]] [[DNA]] (s výjimkou některých [[nebuněčný organismus|nebuněčných organismů]], u nichž tuto úlohu plní [[RNA]]). Každá funkční část (jednotka) [[DNA]] se nazývá [[gen]]. Každý [[gen]] se v procesu [[transkripce (DNA)|transkripce]] přepíše do odpovídající kratší molekuly [[mRNA]], která slouží jako přenašeč informace od [[DNA]] k [[Ribozom|ribozómům]] - [[buňka|buněčným]] strukturám, na kterých probíhá [[translace]] (tvorba primární struktury bílkovin podle záznamu v [[mRNA]]). Pořadí [[aminokyseliny|aminokyselin]] se zde stanovuje tak, že ke každému kodónukodonu (tripletu) se připojí [[tRNA]] s odpovídajícím antikodónemantikodonem nesoucí [[aminokyseliny|aminokyselinu]].

K jednotlivým kodónůmkodonům tedy náleží odpovídající [[tRNA]] se specifickým antikodónemantikodonem a specifickou [[aminokyseliny|aminokyselinou]]. Máme tedy 64 (4³) možných [[kombinace|kombinací]], 64 odlišných kodónůkodonů. V následujících tabulkách je zaznamenán standardní genetický kód. Je z něj patrné, že '''genetický kód je degenerovaný''' - jedna [[aminokyseliny|aminokyselina]] může odpovídat většímu množství odlišných kodónůkodonů. Z tohoto důvodu také nelze podle vyrobené [[bílkoviny]] zrekonstruovat podobu [[gen]]u, podle kterého byl vytvořen (viz [[Centrální dogma molekulární biologie]]).

== KodónKodon ==

'''KodónKodon''' neboli '''triplet''' je označení tří za sebou jdoucích bází v [[mRNA]]. Určuje druh [[aminokyseliny]]. Ke každému kodónukodonu existuje komplementární '''[[antikodónantikodon]]''', což jsou vlastně tři za sebou jdoucí báze [[tRNA]] komplementární ke kodónukodonu. Jednotlivá [[tRNA]] je specifická pro určitou aminokyselinu. Každá aminokyselina může být kódována více kodónykodony, jeden kodónkodon ale představuje pouze jednu [[aminokyseliny|aminokyselinu]].<ref>[http://genetika.wz.cz/images/tabulka.gif genetika.wz.cz]</ref>

* '''[[Iniciační kodónkodon]]''' - podle něj se pozná začátek [[gen]]ové sekvence [[nukleotidy|nukleotidů]] v [[mRNA]], začíná u něj [[translace]], většinou AUG, výjimečně u prokaryot GUG, UUG, CUG

* '''[[Stop kodónkodon]]''' - končí u něj proteosyntéza, UAA, UAG, UGA

== Tabulka 1: RNA kodónkodon → [[aminokyseliny|aminokyselina]] ==

|+ Tato tabulka ukazuje všech 64 možných kodónůkodonů a [[aminokyseliny]], které kódují.

UGA Opal (''Stop'')^3,5<br />

¹KodónKodon AUG slouží jako iniciační místo: první AUG v [[mRNA]] je místo, kde [[translace]] začíná; u eukaryot a archeí kóduje [[methionin]], u bakterií (a z nich vzniklých organel - plastidů a mitochondrií) jako kóduje startovní kodónkodon [[N-formylmethionin]], dále v proteinovém řetězci pak standardní [[methionin]]

²Toto je startovní kodónkodon pouze u některých [[prokaryota|prokaryot]] a v takovém případě pak kóduje [[methionin]]<ref name="start Ecoli"/>

³U některých [[zelené řasy|zelených řas]], [[nálevníci|nálevníků]] a [[diplomonády|diplomonád]] se vyvinul nekanonický kód, při kterém UAG a UAA translaci neukončují a namísto toho kódují [[glutamin]], podobně UGA kóduje u některých nálevníků [[cystein]] a u rodu ''[[Mycoplasma]]'' [[tryptofan]]<ref name="Cocquyt">{{Citace elektronického periodika

⁴U některých druhů [[archea|archeí]] a [[baktérie|baktérií]] je při biosyntéze enzymů pro metabolismus metanu normální ''Stop''-funkce kodónukodonu UAG modifikována přítomností zvláštní genové sekvence mRNA, umožňující navázat pyrolysinovou tRNA a zabudovat do proteinu [[pyrolysin]] (Pyl/O).

⁵U rodu ''[[Mycoplasma]]'' byla objevena odchylka kódu, při které kodón UGA kóduje [[tryptofan]] (Trp/W)<br />&nbsp; Při biosyntéze některých proteinů [[archea|archeí]], [[baktérie|baktérií]] i [[eukaryota|eukaryot]] je normální ''Stop''-funkce kodónukodonu UGA díky zvláštní genové sekvenci mRNA ignorována, což umožňuje navázat selenosysteinovou tRNA vzniklou selenizací serinové tRNA a zabudovat do proteinu [[selenocystein]] (Sec/U).

⁶V plastidech [[obrněnky|obrněnek]] ''Lepidodinium chlorophorum'' byla objevena odchylka kódu, při které kodónkodon AUA kóduje [[methionin]] (Met/M)<ref name="Lepidodinium">{{Citace elektronického periodika

⁷U rodu ''[[Candida]]'' byla objevena odchylka kódu, při které kodónkodon CUG kóduje [[serin]] (Ser/S)<ref name="CUGserin Candida">{{Citace periodika

|+ Tato tabulka ukazuje 22 [[aminokyseliny|aminokyselin]], z nichž sestávají [[proteiny]], a kodónykodony pro každou z nich.

| valign="top" | UGU, UGC (UGA)¹

| valign="top" | UAG^1,3, UGA^1,4,6, UAA¹

¹U některých [[zelené řasy|zelených řas]], [[nálevníci|nálevníků]] a [[diplomonády|diplomonád]] se vyvinul nekanonický kód, při kterém UAG a UAA translaci neukončují a namísto toho kódují [[glutamin]], podobně u některých nálevníků UGA kóduje [[cystein]]<ref name="Cocquyt"/><ref name="Hoffman"/><ref name="Schneider"/><ref name="Keeling"/>

²U některých [[prokaryota|prokaryot]] je startovním kodónemkodonem také AUU, GUG, UUG či CUG, v takovém případě pak kóduje [[methionin]]<ref name="start Ecoli">{{Citace periodika

³U některých druhů [[archea|archeí]] a [[baktérie|baktérií]] je při biosyntéze enzymů pro metabolismus metanu normální ''Stop''-funkce kodónukodonu UAG modifikována přítomností zvláštní genové sekvence mRNA, umožňující navázat pyrolysinovou tRNA a zabudovat do proteinu [[pyrolysin]] (Pyl/O).

⁴Při biosyntéze některých proteinů [[archea|archeí]], [[baktérie|baktérií]] i [[eukaryota|eukaryot]] je normální ''Stop''-funkce kodónukodonu UGA díky zvláštní genové sekvenci mRNA ignorována, což umožňuje navázat selenosysteinovou tRNA vzniklou selenizací serinové tRNA a zabudovat do proteinu [[selenocystein]] (Sec/U).

⁵V plastidech [[obrněnky|obrněnek]] ''Lepidodinium chlorophorum'' byla objevena odchylka kódu, při které kodónkodon AUA kóduje [[methionin]] (Met/M).<ref name="Lepidodinium" />

⁶U rodu ''[[Mycoplasma]]'' byla objevena odchylka kódu, při které kodónkodon UGA translaci neukončuje a namísto toho kóduje [[tryptofan]] (Trp/W)

[[tryptofan]] (Trp/W) <br />

⁷U rodu ''[[Candida]]'' byla objevena odchylka kódu, při které kodónkodon CUG kóduje [[serin]] (Ser/S)<ref name="CUGserin Candida"/>

[[Marshall W. Nirenberg]] a jeho [[laboratoř]] ([[National Institutes of Health]]) první provedla pokusy, které ukázaly na závislost mezi kodónykodony a [[aminokyseliny|aminokyselinami]], které kódují. [[Har Gobind Khorana]] rozšířil [[Marshall W. Nirenberg|Nirenbergovu]] práci a nalezl kódy pro [[aminokyseliny]], které [[Marshall W. Nirenberg|Nirenbergova]] metoda nalézt nemohla. Za svůj [[výzkum]] oba obdrželi [[Nobelova cena za fyziologii a medicínu|Nobelovu cenu]] ([[1968]]).

=== StopkodónyStopkodony ===

StopkodónyStopkodony, resp. terminační kodónykodony jsou kodónykodony ukončující [[translace|translaci]]. Jsou tři: UAG, UGA a UAA a v anglické lit. jim přísluší následující nesystematická jména: UAG - ''amber'' (jantar), UGA - ''opal'' (opál), UAA - ''ochre'' (okr). KodónKodon ''amber'' pojmenovali jeho objevitelé [[Richard Epstein]] a [[Charles Steinberg]] po svém příteli [[Harris Bernstein|Harrisi Bernsteinovi]], jehož příjmení znamená v [[němčina|němčině]] "[[jantar]]". Zbývající dva kodóny byly pojmenovány vtipně ''opal'' a ''ochre'' pro zachování "barevného pojmenování".

U některých [[zelené řasy|zelených řas]], [[nálevníci|nálevníků]] a [[diplomonády|diplomonád]] se vyvinul nekanonický kód, při kterém UAG a UAA translaci neukončují a namísto toho kódují [[glutamin]], podobně UGA kóduje u některých nálevníků [[cystein]] a u rodu ''[[Mycoplasma]]'' [[tryptofan]].<ref name="Cocquyt"/><ref name="Hoffman"/><ref name="Schneider"/><ref name="Keeling"/>

U některých druhů [[archea|archeí]] a [[baktérie|baktérií]] je při biosyntéze enzymů pro metabolismus metanu normální ''Stop''-funkce kodónukodonu UAG modifikována přítomností zvláštní genové sekvence mRNA, umožňující navázat pyrolysinovou tRNA a zabudovat do proteinu [[pyrolysin]]. Při biosyntéze některých proteinů [[archea|archeí]], [[baktérie|baktérií]] i [[eukaryota|eukaryot]] umožňuje podobný mechanismus ignorovat při translaci normální ''Stop''-funkci kodónukodonu UGA, navázat selenosysteinovou tRNA, vzniklou selenizací serinové tRNA, a zabudovat do proteinu [[selenocystein]].

=== StartkodónyStartkodony ===

StartkodónyStartkodony, resp. iniciační kodónykodony jsou místem, kde dochází k zahájení [[translace]]. Na rozdíl od stopkodónůstopkodonů ale přítomnost startkodónu sama o sobě nestačí, je ještě zapotřebí, aby se poblíž nacházela sekvence umožňující napojení [[mRNA]] na [[ribozóm]].

Genetický kód je '''degenerovaný''', resp. '''redundantní''', což znamená, že dva či více kodónůkodonů může kódovat jednu a tutéž [[aminokyseliny|aminokyselinu]]. Degenerované kodónykodony se obvykle liší ve své třetí pozici, viz kodónykodony GAA a GAG, které oba kódují [[glutamin]]. Tato degenerace genetického kódu umožňuje existenci tzv. [[tichá mutace|tichých mutací]].

Degenerovanost genetického kódu a z ní plynoucí existence tichých [[mutace|mutací]] značně zvyšuje toleranci substitučních mutací v degenerovaných kodónechkodonech. Např. kodónykodony kódující alanin (GCG, GCA, GCU, GCC) mohou po libosti mutovat na své třetí pozici, aniž by došlo k záměně [[aminokyseliny]], kterou kódují. Naproti tomu [[aminokyseliny|aminokyselina]] [[histidin]] je kódována pouze dvěma kodónykodony, takže bez změny [[aminokyseliny]] je pouze jedna z možných tří mutací na třetí pozici.