Генети́чний код  — певна відповідність між послідовністю нуклеотидів в молекулі ДНК (мРНК) і послідовністю амінокислот в молекулі білка, яка нею кодується. Ця система правил розташування нуклеотидів в молекулах нуклеїнових кислот (ДНК і РНК) надає всім живим організмам можливість кодування амінокислотної послідовності білків за допомогою послідовності нуклеотидів.

У ДНК використовується чотири нуклеотиди — аденін (А), гуанін (G), цитозин (С) і тимін (T), які в україномовній літературі також часто позначаються літерами А, Г, Ц і Т відповідно. Ці букви складають «алфавіт» генетичного коду. У РНК використовуються ті ж нуклеотиди, за винятком тиміну, який замінений схожим нуклеотидом, — урацилом, який позначається буквою U (або У в україномовній літературі). У молекулах ДНК і РНК нуклеотиди складають ланцюжки й, таким чином, інформація закодована у вигляді послідовності генетичних «букв».

Для синтезу білків у природі використовуються 20 різних амінокислот. Кожен білок є ланцюжком або декількома ланцюжками амінокислот в строго певній послідовності. Ця послідовність називається первинною структурою білка, що також значною мірою визначає всю будову білка, а отже і його біологічні властивості. Набір амінокислот також універсальний для переважної більшості живих організмів.

Експресія генів або реалізація генетичної інформації у живих клітинах (зокрема синтез білка, що кодується геном) здійснюється за допомогою двох основних матричних процесів: транскрипції (тобто синтезу мРНК на матриці ДНК) і трансляції генетичного коду в амінокислотну послідовність (синтез поліпептидного ланцюжка на матриці мРНК). Для кодування 20 амінокислот, а також стоп-сигналу, що означає кінець білкової послідовності, достатньо трьох послідовних нуклеотидів. Набір з трьох нуклеотидів називається кодоном. Прийняті скорочення, що відповідають амінокислотам і кодонам, зображені на малюнку.

Властивості генетичного коду

Триплетність — три послідовно розміщені нуклеотиди кодують одну з 20 амінокислот, які разом утворюють триплет, або кодон. Безперервність — кодони не розділяються між собою, тобто інформація зчитується безперервно. Кожний з кодонів не залежить один від одного і під час біосинтезу зчитується повністю. Дискретність — один і той самий нуклеотид не може входити одночасно до складу двох або більш кодонів. Специфічність — кожний кодон може кодувати лише одну амінокислоту. Завдяки цьому генетичний код не перекривається. Виродженість — одна і та ж амінокислота може кодуватися декількома різними кодонами. Колінеарність — послідовність кодонів нуклеотидів точно відповідає послідовності амінокислотних залишків у поліпептиді Наявність термінальних кодонів — беззмістовних, або стоп-кодонів, які не здатні кодувати амінокислоти. Вони виконують функцію роздільника між двома ланцюгами кодонів та переривають синтез поліпептиду. Універсальність — єдиний генетичний код є, практично, однаковим в організмах різного рівня складності — від вірусів до людини (хоча існують кілька інших, менш поширених варіантів генетичного коду, див. список на сайті NCBI Taxonomy ).

Варіанти генетичного коду

Більшість організмів переважно користуються одним варіантом коду, так званим «стандартним кодом»Genetic Code page in the NCBI Taxonomy section (переглянто 27 квітня 2007), проте це не завжди є правилом. Перший приклад відхилення від стандартного генетичного коду був відкритий в 1979 році при дослідженні генів мітохондрій людини. Відтоді було знайдено декілька подібних варіантів, включаючи різні альтернативні коди мітохондрійJukes TH, Osawa S, The genetic code in mitochondria and chloroplasts., Experientia. 1990 Dec 1;46(11-12):1117-26., наприклад, прочитування стоп-кодону стандартного коду UGA як кодону, що визначає триптофан у мікоплазм. У бактерій і архей GUG і UUG часто використовуються як стартові кодони. В деяких випадках гени починають кодувати білок зі старт-кодону, який відрізняється від зазвичай використовуваного цим видом. У деяких білках нестандартні амінокислоти, такі як селеноцистеїн і піролізин вставляються рибосомою, під час зчитування стоп-кодону за умовами наявності певних послідовностей в мРНК після кодону. Селенцистеїн часто розглядають як 21-шу, а піролізин — 22-гу амінокислоту, що входять до складу білків.

Таблиця кодонів РНК неполярні полярні основні кислотні (стоп-кодон)

+   2ий нуклеотид U C A G 1ий нуклеотид UUUU (Фен/F) ФенілаланінUCU (Сер/S) СеринUAU (Тир/Y) ТирозинUGU (Цис/C) ЦистеїнUUC (Фен/F) ФенілаланінUCC (Сер/S) СеринUAC (Тир/Y) ТирозинUGC (Цис/C) ЦистеїнUUA (Лей/L) ЛейцинUCA (Сер/S) СеринUAA Стоп-кодонUGA Стоп-кодонUUG (Лей/L) ЛейцинUCG (Сер/S) СеринUAG Стоп-кодонUGG (Трп/W) Триптофан     CCUU (Лей/L) ЛейцинCCU (Про/P) ПролінCAU (Гіс/H) ГістидинCGU (Арг/R) АргінінCUC (Лей/L) ЛейцинCCC (Про/P) ПролінCAC (Гіс/H) ГістидинCGC (Арг/R) АргінінCUA (Лей/L) ЛейцинCCA (Про/P) ПролінCAA (Глн/Q) ГлутамінCGA (Арг/R) АргінінCUG (Лей/L) ЛейцинCCG (Про/P) ПролінCAG (Глн/Q) ГлутамінCGG (Арг/R) Аргінін AAUU (Іле/I) ІзолейцинACU (Тре/T) Треонін        AAU (Асн/N) АспарагінAGU (Сер/S) СеринAUC (Іле/I) ІзолейцинACC (Тре/T) ТреонінAAC (Асн/N) АспарагінAGC (Сер/S) СеринAUA (Іле/I) ІзолейцинACA (Тре/T) ТреонінAAA (Ліз/K) ЛізинAGA (Арг/R) АргінінAUG (Мет/M) МетіонінACG (Тре/T) ТреонінAAG (Ліз/K) ЛізинAGG (Арг/R) Аргінін GGUU (Вал/V) ВалінGCU (Ала/A) АланінGAU (Асп/D) Аспарагінова кислотаGGU (Глі/G) ГліцинGUC (Вал/V) ВалінGCC (Ала/A) АланінGAC (Асп/D) Аспарагінова кислотаGGC (Глі/G) ГліцинGUA (Вал/V) ВалінGCA (Ала/A) АланінGAA (Глу/E) Глутамінова кислотаGGA (Глі/G) ГліцинGUG (Вал/V) ВалінGCG (Ала/A) АланінGAG (Глу/E) Глутамінова кислотаGGG (Глі/G) Гліцин Кодон AUG кодує амінокислоту метіонін, а також слугує як сайт ініціації трансляції.

Див. також Кодон Антикодон Комплементарність Нуклеотид Перелік програм генної інженерії

Посилання

Джерела