Genetik kod - Vikipedi
Bir mRNA molekülündeki bir seri kodon. Her kodon üç nükleotitten oluşmaktadır, bunlar genelde bir amino aside karşılık gelir.
Genetik kod, genetik malzemede (DNA veya RNA dizilerinde) kodlanmış bilginin canlı hücreler tarafından proteinlere (amino asit dizilerine) çevrilmesini sağlayan kurallar kümesidir. Kod, kodon olarak adlandırılan üç nükleotitlik diziler ile amino asitler arasındaki ilişkiyi tanımlar. Bir nükleik asit dizisindeki üçlü kodon genelde tek bir amino asidi belirler (ancak bazı durumlarda farklı konumlarda bulunan aynı kodon üçlüsü, çevredeki bağlamla ilişkili olarak iki farklı amino asidi kodlayabilir). Genlerin çok büyük bir çoğunluğu aynı kodla şifrelendiği için (bkz. RNA kodon tablosu), özellikle bu koda kuralsal veya standart genetik kod olarak değinilir, ama aslında pek çok kod varyantı vardır. Yani, standart genetik kod evrensel değildir. Örneğin, insanlarda, mitokondrilerdeki protein sentezi kuralsal koddan farklı bir genetik koda dayalıdır.
Canlılardaki genetik bilginin yalnızca genetik kod aracılığıyla depolandığı zannedilmemelidir. Tüm organizmaların DNA'sında düzenleyici diziler, genler arası diziler, kromozomal yapı bölgeleri bulunur, bunlar fenotipe büyük oranda katkıda bulunsa da kodon-amino asit ilişkisinden daha farklı kurallar ile etkilerini gösterirler (bakınız epigenetik).
1 Genetik kodun çözülmesi
2 Genetik kod ile bilgi transferi
3 RNA kodon tablosu
4 Belirgin özellikler
4.1 Dizinin okuma çerçevesi
4.2 Başlama ve durma kodonları
5 Genetik kodun dejenerliği
6 Standart genetik kodun çeşitlemeleri
7 Genetik kodun kökeni hakkında teoriler
9 Daha çok okuma
Genetik kodun çözülmesi[değiştir | kaynağı değiştir]
DNA'nın yapısı James Watson, Francis Crick, Maurice Wilkins ve Rosalind Franklin tarafından çözüldükten sonra proteinlerin şifrelenmesinin esasını anlamak için ciddi çalışmalar başladı. George Gamow, 20 standart amino asidin kodlanabilmesi için üç harfli bir şifrenin olduğunu önerdi, çünkü 4n'yi en az 20'ye eşit kılan en küçük tamsayı n, 3'dür.
Kodonların üç DNA bazından oluşmadığı ilk defa Crick, Brenner ve arkadaşları deneyinde gösterildi. İlk kodon 1961'de ABD Millî Sağlık Enstitüsü'nde (NIH'de) bulunan Marshall Nirenberg ve Heinrich J. Matthaei tarafından çözüldü. Hücresiz bir sistem kullanarak bir poli-urasil molekülünün (yani UUUU... dizisini) çevirisini gerçekleştirdiler ve keşfettiler ki sentezledikleri polipeptit sadece fenilalanin amino asidinden oluşmaktadır. Bu polifenilalanin bulgusundan UUU kodonunun fenilalanin amino asidini kodladığını çıkarsadılar. Bu çalışmayı sürdürerek Nirenberg ve Philip Leder genetik kodun üçlü doğasını ortaya çıkarıp standart genetik koddaki kodonları çözdüler. Bu deneylerde çeşitli mRNA kombinasyonları, üzerinde ribozomlar bulunan bir filtreden geçirilmekteydi. Her bir tekrarlayan üçlü dizisi, özgül taşıyıcı RNA moleküllerinin ribozoma bağlanmasına neden oluyordu. Leder ve Nirenberg bu yolla 64 kodondan 54'ünün dizilerini buldular.
Bunu takiben, Gobind Khorana'nın çalışmaları kodon geri kalanını tanımladı ve kısa süre sonra Robert W. Holley, çeviriyi mümkün kılan adaptör molekül olan taşıyıcı RNA'nın yapısını çözdü. Bu çalışma, Severo Ochoa'nın daha evvelki çalışmalarına dayanmaktaydı; Ochoa, RNA sentezinin enzimolojisi üzerindeki çalışmalarından dolayı 1959'da Nobel ödülü almıştı. 1968'de Khorana, Holley ve Nirenberg çalışmalarına için Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülünü kazandılar.
Genetik kod ile bilgi transferi[değiştir | kaynağı değiştir]
Bir organizmanın genomu onun DNA'sında (bazı virüslerde ise RNA'sında) kayıtlıdır. Bir genomun protein veya RNA kodlayan bölümleri genleri oluşturur. Proteinleri kodlayan genler kodon olarak adlandırılan üç nükleotitlik birimlerden oluşur, bunların her biri bir amino asit kodlar. Her nükleotit bir fosfat, bir deoksiriboz şeker ve dört azotlu bazdan oluşur. Pürin türevi bazlar olan adenin (A) ve guanin (G) iki aromatik halkadan oluşur. Pirimidin türevi bazlar olan sitozin (C) ve timin (T) daha küçük olup tek bir aromatik halkadan oluşurlar. DNA'nın çifte sarmallı biçiminde, baz eşleşmesi denen bir yolla, DNA'nin iki ipliği hidrojen bağları ile birbirine bağlanır. Bu bağlar hemen her zaman bir iplikteki adenin bazı ile öbüründeki timin bazı ve bir iplikteki sitozin bazı ile öbüründeki guanin arasında oluşur. Bu demektir ki bir çifte sarmaldaki A ve T bazlarının sayısı eşit olmalıdır, C ve G bazlarının sayısının birbirine eşit olması gerektiği gibi. RNA'da timin (T) yerine urasil (U) bulunur, deoksiriboz yerine de riboz vardır.
Her protein kodlayıcı gendeki baz dizisi transkripsiyon yoluyla DNA'ya benzer özellikleri olan bir RNA polimerine yazılır, bu moleküle mesajcı RNA veya mRNA denir. Mesajci RNA'daki baz dizisi de, sırası gelince, ribozomlar üzerinde translasyon (çeviri) denen süreç ile bir amino asit dizisine, yani bir proteine dönüştürülür. Çeviri süreci, amino asitler için spesifik olan taşıyıcı RNA'lar (tRNA'lar) gerektirir, proteine eklenecek amino asitler bunlara kovalent olarak bağlıdır. Çeviri için ayrıca, enerji kaynağı olarak guanozin trifosfat ve bir takım çeviri faktörleri gereklidir. Her tRNA'nın üzerinde, mRNA'da bağlandığı kendine has kodona komplemanter olan bir antikodon bulunur. tRNA'nın CCA dizisi ile sonlanan 3' ucuna amino asitler kovalent olarak "yüklenirler". Her bir tRNA'ya aminoasil tRNA sentetaz olarak adlandırılan enzimler tarafından spesifik bir amino asit yüklenir, bu enzimlerin hem yükledikleri amino aside hem de tRNA'ya yüksek derecede özgüllükleri vardır. Yüksek özgüllük, protein çevirisindeki hata oranının düşüklüğünü mümkün kılar.
Üç nükleotitli bir kodon ile 4³ = 64 farklı kodon kombinezonu mevcuttur; 64 kodonun hepsi çeviri sürecinde bir amino aside ya da bir bitiş sinyaline karşılık gelir. Eğer, örneğin, UUUAAACCC gibi bir RNA dizisinin okuma çerçevesi birinci U ile başlıyorsa (konvansiyon gereği dizideki bazlar 5' - 3' doğrultusunda yazılır), bu dizide üç kodon vardır, bunlar UUU, AAA ve CCC'dir, her biri bir amino aside karşılık gelir. Bu RNA dizisi, üç amino asit uzunluğunda bir amino asit dizisine çevrilecektir. Bilgisayar bilmi ile bir karşılaştırma yapılacak olursa, bir kodon, veri işlenmesinde kullanılan bir "paket" olmasından dolayı, bir sözcük gibidir, bir nükleotit ise, en küçük veri birimi olmasından dolayı, bir bit gibidir. (Pratikte, tipik bir bilgisayarda, bir nükleotidi temsil etmek için en az iki bit, bir kodon içinde 6 bit gerekir.)
Standart genetik kod aşağıdaki tablolarda gösterilmiştir. Tablo 1, 64 kodonun her birinin hangi amino aside karşılık geldiğini göstermektedir. Tablo 2 ise 20 standart amino asidin her birinin hangi kodona karşılık geldiğini göstermektedir. Bunlar sırasıyla ileri ve geri kodon tablosu olarak adlandırılırlar. Örneğin AAU kodonu asparagin amino asidini kodlar, UGU ve UGC de sisteini kodlar (standart üç harfli gösterimle Asn ve Cys, sırasıyla).
Genetik kod transferi :
RNA kodon tablosu[değiştir | kaynağı değiştir]
Bu tablo 64 kodon ve her biri için bir amino asit göstermektedir.
mRNA'nın doğrultusu: 5' → 3' .
UGU (Cys/C) Sistein
UGC (Cys/C) Sistein
UUA (Leu/L) Lösin
UCA (Ser/S) Serin
UAA Okra (Dur)
UGA Opal (Dur)
UUG (Leu/L) Lösin
UCG (Ser/S) Serin
UAG Amber (Dur)
UGG (Trp/W) Triptofan
CUU (Leu/L) Lösin
CUC (Leu/L) Lösin
CUA (Leu/L) Lösin
CUG (Leu/L) Lösin
AUU (Ile/I) İzolösin
AUC (Ile/I) İzolösin
AUA (Ile/I) İzolösin
ACA (Thr/T) Treonin
AAA (Lys/K) Lizin
AGA (Arg/R) Arginin
AUG (Met/M) Metiyonin, Başla