Генетический код. 
Биохимия для технологов

Еще в 1865 г. Георг Мендель (1822—1884), основоположник учения о наследственности, предположил, что признаки родителей передаются потомству в виде наследственных факторов, каждый из которых представляет собой целую и независимую единицу. В 1909 г. датский биолог В. Л. Иогансен (1857—1927) предложил называть наследственные факторы Менделя «генами» (от греч. genos — род, происхождение). В 1911 г. американский биолог и Нобелевский лауреат^[1] Т. X. Морган (1866—1945) показал, что хромосомы состоят из линейно расположенных генов.

Ген — функционально активная единица генетического материала, наследственный фактор; по структуре представляет собой отрезок молекулы ДНК.

Перенос аминокислот из цитоплазмы на рибосому осуществляется в соответствии с программой генетического кода.

Генетический код — взаимное соответствие между последовательностью нуклеотидов в ДНК и последовательностью аминокислот в белке.

Самый простой вариант — один нуклеотид соответствует одной аминокислоте — невозможен, поскольку нуклеотидов четыре, а аминокислот 20. Двух нуклеотидов для кодирования одной аминокислоты также недостаточно, так как при этом возможно только 16 (4² = 16) сочетаний, а аминокислот 20. Лишь три нуклеотида дают больше комбинаций — 64 (4* = 64). Действительно, каждую аминокислоту кодирует группа из трех нуклеотидов — кодон (триплет).

В таком случае возникает вопрос: все ли 64 сочетания используются для кодирования аминокислот? Ответ на этот вопрос дали американские биохимики М. У. Ниренберг, Р. В. Холли и X. Г. Корана. В 1968 г. они получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине «За расшифровку генетического кода и его функции в синтезе белков».

Один из кодонов на иРНК — АУГ одновременно служит «старт-сигналом» и кодирует аминокислоту Мет. Поэтому молекулы всех белков начинаются с Мет, который после завершения синтеза вырезается.

Три кодона (УАА, УГА или УАГ) не кодируют ни одну из 20 протеиногенных аминокислот и являются «стоп-сигналами».

Сравнительно недавно обнаружено исключение. Для кодирования селеноцистеина используется стон-кодон УГА, который сигнализирует об окончании синтеза белковой молекулы. Однако если за кодирующим участком гена следует особая последовательность нуклеотидов, которая называется SECIS (selenocysteine insertion sequence), аппарат синтеза белка интерпретирует кодон УГА как кодирующий селеноцистеин.

В таком случае остается 60 сочетаний нуклеотидов для кодирования 20 аминокислот. Действительно, большинство аминокислот кодируется не одним нуклеотидом, а несколькими.

В современном представлении генетический код имеет ряд особенностей (табл. 13.4).

Смысловые значения кодонов в иРНК представлены в приложении 6.

Таблица 134

Особенности генетического кода.

• [1] Премия 1933 г. по физиологии и медицине «За открытия, связанные с ролью хромосомв наследственности».