Реализация генетического материала любой клетки основана на синтезе определенного набора белков, записанного в последовательности ДНК. Передача этой информации осуществляется через молекулы матричных РНК (мРНК), на основе которой строятся аминокислотные цепи. Так как белки и нуклеиновые кислоты в химическом отношении абсолютно различны, механизм комплементарного сопряжения осуществляется с участием транспортных РНК, которые взаимодействуют с матричной цепью по системе кодон-антикодон.
Особенности расшифровки последовательности мРНК
Кроме разности химической природы белков и нуклеотидов в переводе генетической информации есть еще одна проблема — количественное несоответствие в разнообразии звеньев. Молекула РНК образована всего лишь четырьмя типами нуклеотидов, тогда как полипептидная цепь может включать до 20 видов аминокислот. По этой причине кодирующей единицей матрицы РНК является не один нуклеотид, а три. Эта последовательность называется триплетом.
Различные сочетания нуклеотидов в составе триплета дают 64 комбинации, что даже превышает необходимое количество вариантов, равное 20. Это явление говорит об избыточности генетического кода.
Триплетная система
Другое название смыслового триплета РНК — кодон. Эта последовательность взаимодействует с комплементарным ей антикодоном, содержащимся в молекуле транспортной РНК, которая соответствует конкретной аминокислоте. Таким образом осуществляется определяется очередность звеньев в первичной структуре белка.
Триплетная система была расшифрована в начале 1960-х годов.
Что такое кодон
Так как генетический код избыточен, некоторые аминокислоты обозначаются не одним, а несколькими кодонами. Кроме того, есть триплеты, которые вообще не содержат информацию о звене белковой последовательности. Эти кодоны нужны для остановки процесса трансляции. К ним относят UAA, UAG и UGA.
Таким образом, кодон — это состоящая из трех звеньев последовательность нуклеотидов матричной РНК, обозначающая либо аминокислоту, либо остановку трансляции. Значения всех триплетов занесены в таблицу генетического кода.
Кроме трех стоп-кодонов существует также триплет, который сигнализирует о начале транслирующего участка мРНК, — AUG. Однако, в отличие от терминирующих последовательностей, этот кодон содержит информацию об аминокислоте (метионине). Генетический код универсален для всех видов организмов.
Взаимодействие кодонов с транспортными РНК
В молекуле тРНК есть 2 функциональных участка, один из которых взаимодействует с матричной РНК, а другой связывается с аминокислотой. Антикодон содержит нуклеотиды, комплементарные последовательности кодона мРНК. Характер взаимодействия аналогичен транскрипции, только спаривание происходит группами по 3 нуклеотида.
Некоторые тРНК не требуют точного комплементарного соответствия не со всеми звеньями триплета, а только с первыми двумя. Толерантность к третьему нуклеотиду в кодоне называется качанием, благодаря которому одна тРНК может связываться с несколькими видами триплетов, отличающихся друг от друга только звеном в последней позиции.
