0000027 3

GENETYKA

3. 2. 2. Translacja

Zacznijmy od przypomnienia, że dla określenia budowy przestrzennej i właściwości białka j wystarcza składanie jego aminokwasów w odpowiedniej kolejności. Matryca nie musi więc zawierać złożonych informacji dotyczących konformacji przestrzennej, ponieważ tworzenie struktur wyższego rzędu w białkach (Ii-go i III -go rzędu) następuje samorzutnie.

Dla poznania translacji bardzo ważne było określenie, która trójka koduje jaki aminokwj Dokonali tego m. in. panowie M. Nirenberg i S. Ochoa i nic powinno dziwić nikogo, że zostali to uhonorowani nagrodą Nobla. Ich pierwszym osiągnięciem było zsyntetyzowanie w sztucznyt warunkach mRNA złożonego, np. wyłącznie z nukleotydów U. tzw. poli U. W układzie bczkt mórkowym z niezbędnymi składnikami do translacji powstawał zawsze polipeptyd zbudowany wyłącznic z fenyloalaniny. Sugerowało to. że trójka UUU koduje ten właśnie aminokwas, kolei poli C kodował prolinę. itd. Uzyskanie mRNA o ściśle określonej sekwencji różnych nukl< otydów nie było już takie proste, ale okazało się możliwe, np. zsyntetyzowany mRNA o sekwet cji zasad UGUGUGUGUGUGUGUGUG... był matrycą dla polipeptydu Cys-Val- Cys-Val- C> Val... (por. tabela kodu genetycznego).

drupa i trzecia litem kndimu

UU UC UA UG

druga i trzecia literj kodonu

CU CC CA CO

Phe

Phc

Leu

Leu

Ser

Ser

Ser

Ser

ź c | Lcu| | Leul

I

0 0

I jCU

l-cu

Ile

Mci

JS c

i

?A

*

l

Pro

Pro

Pu>

Pro

Thr

Thr

Thr

Thr

C Val | ¹ Val Val Val

G Ala Ala Ala Ala

n	Aminokwasy nicpolame 1
i_i	lub polarne obojętne
i—i	Aminokwasy polarne
LJ	kwaśne lub zasadowe * 1
x	Terminator translacji

druga i trzecia lilera kodonu

druga i trzecia litera kodonu

GO

C

t

? A

5

AU Tyr	AC Tyr	AA AG X X		U	Gtl Cys		GC Cys	GA X
His	ilis	Gin	Gin	r v	0 0			Ar*
Asn	Asn	Lys	0	r	0		±1	Ar*
Asp	Asp	Glu	Glu		0 0			Gly

Trp

Alt

Arj

Gly

Kyc. 30 Rola drugiej litery w kodowaniu aminokwasów o różnym charakterze chemicznym (opis w tekście).

Ciekawych wniosków dostarcza ułożenie kodonów według chemicznego charakteru kod< wanych przez nic aminokwasów (por. Ryc. 30). Dokładniejsza analiza pozwala zauważyć, ż< kodony aminokwasów obojętnych w drugiej pozycji mają zasady: U lub (' (a więc pirymidyny) natomiast kodony aminokwasów kwaśnych i zasadowych mają w drugiej pozycji A lub G (a więc]

puryny). Na razie jest to tylko ciekawostka, fakt ten ma jednak istotne znaczenie o czym pomówimy później.

0D( ZYT TRZECIM ZASADY KODONU NIE JEST ABSOLUTNIE DOKŁADNY

Wiesz już doskonale, iż kod genetyczny jest nadmiarowy, co oznacza, że zwykle dany aminokwas kodowany jest przez kilka trójek. Nie są to jednak trójki przypadkowe. Zanalizujmy to nieco dokładniej wychodząc roboczo z założenia, że kod, który mamy do dyspozycji jest jedynie dwójkowy. Pozwala on więc na zakodowanie 16 różnych aminokwasów (4^: albo 4 x 4). To zbyt mało jak na ..nasze" potrzeby, ale też niewiele mniej. Załóżmy więc, że kod rozbudowujemy do trójkowego, ale trzecia zasada jest mniej istotnym znakiem niż dwie pierwsze. Niech więc dokładność odczytu trzeciej zasady ogranicza się jedynie do sprawdzenia, czy jest ona puryną czy pirymidyną. Mimo takiego zmniejszenia dokładności odczytu i tak mamy 32 kombinacje, a więc więcej niż potrzebujemy (16 x 2). W pewnym uproszczeniu tak właśnie przedstawiała się, potwierdzona już dzisiaj, hipoteza tolerancji zaproponowana przez samego Cricka (por. przykład na Ryc. 31).

5'

I 2 3

c c U

3' mRNA 5’

i 2

C C

m

3* mRNA

wykorzystanie

tolerancji

tRNA

5'

tRNA

5*

ro

3'

to

l<yc 31 Hipoteza tolerancji Cricka na przykładzie trójek kotłujących aminokwas — prolinę.

Praktyczną zaletą tolerancji w odczycie trzeciej zasady kodonu przez pierwszą antykodonu jest możliwość przyspieszenia biosyntezy białka, ponieważ prawdopodobieństwo wejścia odpowiedniego aatRNA wyraźnie wzrasta (przemyśl to sobie bardzo dokładnie).

( wiczenie: Wykorzystując tabelę kodu genetycznego wykaż na przykładach, że tolerancja w odczycie trzeciej zasady kodonu nigdy nie zagrozi jednoznaczności odczytu informacji genetycznej.

Zacznijmy od przypomnienia, że dla określenia budowy przestrzennej i właściwości białka wystarcza składanie jego aminokwasów w odpowiedniej kolejności (matryca nie musi więc zabierać złożonych informacji dotyczących konformacji przestrzennej, ponieważ tworzenie struk-tur wyższego rzędu w białkach (Ii-go i III-go) następuje samorzutnie.

ⁿO INICJACJI TRANSLACJI POTRZEBNE SĄ LICZNE CZYNNIKI

W czasie translacji poszczególne czynniki, które mają ze sobą oddziaływać muszą zostać hardzo dokładnie ustawione w- przestrzeni trójwymiarowej. Przede wszystkim konieczne jest złocenie tzw. kompleksu inicjującego (por. Ryc. 32 A).

53