Genetischer Code

Als Voraussetzung dieses Prozesses werden die der DNA eines Gens zunächst in ein mRNA -Molekül umgeschrieben ( Transkription ); danach können bestimmte Teile dieser mRNA entfernt werden ( Spleißen ). Schließlich während der Translation werden die Aminosäuren der zu den passenden tRNAs miteinander zu einer Polypeptidkette verknüpft. Einige Codons stehen nicht für Aminosäure sondern werden als STOPP-Zeichen behandelt welches Translation beendet ( Stopp-Codons ).

So gut wie alle Lebewesen benutzen den selben genetischen Code. Die Version ist in den folgenden Tabellen angegeben. Sie zeigen welche Aminosäuren von 4³=64 möglichen Codons kodiert werden (Tabelle 1) und welche Codons der 20 in der Translation verwendeten Aminosäuren (Tabelle 2). So steht zum Beispiel GAU für die Aminosäure Asp (Asparagin) und (Cystein) wird von den Codons UGU und kodiert. Die in der Tabelle verwendeten Basen Adenin Guanin Cytosin und Uracil der mRNA; in der DNA wird Uracil Thymin verwendet.

Tabelle 1 : Codon-Tabelle. Diese Tabelle zeigt die 64 Codon-Tripletts.

		2. Base
		U	C	A	G
1. Base	U	UUU Phenylalanin UUC Phenylalanin UUA Leucin UUG Leucin	UCU Serin UCC Serin UCA Serin UCG Serin	UAU Tyrosin UAC Tyrosin UAA Stop UAG Stop	UGU Cystein UGC Cystein UGA Stop UGG Tryptophan
	C	CUU Leucin CUC Leucin CUA Leucin CUG Leucin	CCU Prolin CCC Prolin CCA Prolin CCG Prolin	CAU Histidin CAC Histidin CAA Glutamin CAG Glutamin	CGU Arginin CGC Arginin CGA Arginin CGG Arginin
	A	AUU Isoleucin AUC Isoleucin AUA Isoleucin 1 AUG Methionin	ACU Threonin ACC Threonin ACA Threonin ACG Threonin	AAU Asparagin AAC Asparagin AAA Lysin AAG Lysin	AGU Serin AGC Serin AGA Arginin AGG Arginin
	G	GUU Valin GUC Valin GUA Valin GUG Valin	GCU Alanin GCC Alanin GCA Alanin GCG Alanin	GAU Asparaginsäure GAC Asparaginsäure GAA Glutaminsäure GAG Glutaminsäure	GGU Glycin GGC Glycin GGA Glycin GGG Glycin

Den drei STOP-Codons wurden ursprünglich Namen - UAG war amber ( bernsteinfarben ) UGA war opal und UAA war ochre (ocker). Die Namen gehen zurück auf ersten Entdecker (Bernstein) die nachfolgenden Codeworte sind seines Namens.

Während das mRNA-Codon UGA zumeist als gelesen wird kann es unter bestimmten Bedingungen eine 21te Aminosäure stehen: Selenocystein (Sec). Die Biosynthese und der Einbaumechanismus Sec in Proteine unterscheidet sich stark von aller anderen Aminosäuren: seine Insertion erfordert einen Translationsschritt bei dem ein UGA im Rahmen bestimmten Sequenzumgebung und zusammen mit bestimmten Cofaktoren interpretiert wird. Hierzu ist eine strukturell einzigartige spezifische tRNA (tRNA ^Sec ) erforderlich die bei Vertebraten mit drei allerdings verwandten Aminosäuren beladen werden kann: Serin Selenocystein und Phosphoserin.

Die Translation beginnt mit einem Kettenstarter - oder START-Codon aber dies alleine ist ausreichend um den Prozess zu beginnen. Bestimmte nahe des START-Codons sind ebenfalls notwendig um Transkription in mRNA und deren Bindung am Ribosom herbeizuführen. Das wichtigste Startcodon ist AUG auch für Methionin codiert. CUG und UUG GUG und AUU in Prokaryoten funktionieren ebenfalls.

Inhaltsverzeichnis

1 Fehlertoleranz 2 Universalität des Codes 2.1 Grundprinzip 2.2 Ausnahmen 1 Weblink

Fehlertoleranz

Wird während der Translation ein Codon dekodiert (eine falsche Aminosäure verwendet) so stimmt Struktur des hergestellten Eiweißes nicht mehr und funktioniert nicht mehr wie vorgesehen. Offenbar war daher sehr früh in der Evolutionsgeschichte notwendig genetischen Code mit einer gewissen Fehlertoleranz auszustatten: ist ein so genannter degenerierter Code das heißt dass eine semantische durch mehrere unterschiedliche syntaktische Symbole codiert wird: der Stopp-Codons stehen ja 61 unterschiedliche Codons Verfügung es müssen aber nur 20 Aminosäuren werden. Wie in der Tabelle oben ersichtlich also für manche Aminosäuren mehrere Codes verwendet. unterscheiden sich dann in der Regel in einer der drei Basen. (Sie haben dadurch minimalen Abstand im Coderaum (siehe: Hammingdistanz ). Wird also eine der Basen falsch liegt die Wahrscheinlichkeit dass trotzdem die richtige ausgewählt wird noch immer bei 60%. Meist sich die betroffenen Codons zudem in der (dritten) Base eines Codons die bei der am häufigsten falsch gelesen wird.

Darüber hinaus haben Aminosäuren die häufiger Proteinen vorkommen als andere mehr Codons die sie kodieren.

Bemerkenswert ist die Tatsache dass der einer Aminosäure weitgehend durch die mittlere Position eines Tripletts bestimmt wird:

• U - hydrophob
• C - polar bis neutral
• A - geladen
• G - geladen neutral bis polar

Universalität des Codes

Grundprinzip

Bemerkenswert ist dass der genetischer Code Prinzip für alle Lebewesen gleich ist alle sich also der gleichen "genetische Sprache" bedienen. also ein bestimmtes Codon immer für die Aminosäure steht ist es möglich in der Gentechnik z.B. das Gen für menschliches Insulin in Bakterien einzuschleusen damit diese Insulin Dieses Prinzip wird als "Universalität des Codes" Dies erklärt sich aus der Evolution so dass der genetische Code schon früh in der Entwicklungsgeschichte des Lebens ausgestaltet an alle sich entwickelnden Arten weitergegeben wurde. solche Generalisierung schließt nicht aus dass die verschiedener Codewörter (die sog. Codon Usage ) sich zwischen den Organismen unterscheiden kann.

Ausnahmen

Es gibt auch offensichtliche Ausnahmen von Universalität des genetischen Codes: So wird in Mitochondrien energieumsetzenden Organellen die vermutlich von symbiotischen Bakterien abstammen ( Endosymbionten-Theorie ) und die eine eigene Erbsubstanz (neben DNA des Zellkerns) tragen eine leicht abgewandelte des Codes benutzt.

Auch die Ciliaten zeigen Abweichungen vom UAG und häufig auch UAA kodieren für diese Abweichung findet sich auch in einigen UGA steht auch manchmal für Cystein. Eine Variante findet sich in der Hefe Candida wo CUG Serin kodiert.

Des weiteren gibt es einige Varianten Aminosäuren die von Bakterien und Archaea verwendet werden; das STOPP-codon UGA kann oben beschrieben Selenocystein und UAG Pyrrolysin kodieren. Es ist auszuschließen dass weitere Codierungs-Varianten existieren die bislang nicht entdeckt wurden.

Weblink

• http://www.webmic.de/genet.htm

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