【1.2.2】起始和终止密码子

通用遗传密码由几个密码子或三联体碱基组成。标准代码随着时间的推移不断发展,以最大限度地减少编码错误。遗传密码中共有64个密码子,由核酸中的4个碱基排列组合而成。

遗传密码是简并的,即一个以上的密码子可以编码一个氨基酸。因此,在 64 个密码子中,61 个密码子编码 20 个氨基酸。

遗传密码中有两个标点符号,称为起始密码子和终止密码子,它们表示所有生物体中蛋白质合成的结束。

一、阅读框架 Reading frames

根据读取的开始位置,可以通过多种方式读取遗传密码。例如,如果碱基序列是 GGGAAACCC,则可以从第一个字母 G 开始读取,将有 3 个密码子 - GGG、AAA 和 CCC。如果从第二个位置的 G 开始读取,则字符串将有两个密码子 - GGA 和 AAC。如果从第三个碱基 G 开始读取,将再次产生 2 个密码子 - GAA 和 ACC。

因此,有 3 种方法可以读取每条遗传物质的密码。这些读取核苷酸序列的不同方式称为阅读框。每个阅读框都会产生不同的氨基酸序列,从而产生不同的蛋白质。因此,在双链 DNA 中,有 6 个可能的阅读框。

视频介绍: https://youtu.be/4X6CPZndIGk

二、起始密码子 START codons

密码子 AUG 被称为起始密码子,因为它是转录的 mRNA 中进行翻译的第一个密码子。AUG 是最常见的起始密码子,它编码真核生物中的氨基酸甲硫氨酸 (Met) 和原核生物中的甲酰甲硫氨酸 (fMet)。在蛋白质合成过程中,tRNA 在一些起始因子的帮助下识别起始密码子 AUG,并开始 mRNA 的翻译。

在真核生物和原核生物中都发现了一些替代的 START 密码子。替代密码子通常编码除甲硫氨酸以外的氨基酸,但当它们作为起始密码子时,由于使用了单独的起始 tRNA,它们编码 Met。

在真核基因组中很少发现非 AUG 起始密码子。除了通常的 Met 密码子,哺乳动物细胞还可以在亮氨酸-tRNA 解码 CUG 密码子的帮助下用氨基酸亮氨酸开始翻译。线粒体基因组在人类中使用 AUA 和 AUU,在原核生物中使用 GUG 和 UUG 作为备用起始密码子。

在原核生物中,发现大肠杆菌使用 AUG 83%、GUG 14% 和 UUG 3% 作为起始密码子。大肠杆菌lac 操纵子中的lacA和lacI编码区没有 AUG 起始密码子,而是分别使用 UUG 和 GUG 作为起始密码子。

三、终止密码子

遗传密码中有 3 个终止密码子 - UAG、UAA 和 UGA。这些密码子在翻译过程中发出多肽链末端的信号。这些密码子也称为无义密码子或终止密码子,因为它们不编码氨基酸。

这三个终止密码子被命名为amber (UAG)、opal or umbe (UGA) 和 ochre (UAA)。“琥珀”(Amber)或 UAG 是由查尔斯·斯坦伯格和理查德·爱泼斯坦发现的,他们根据他们朋友哈里斯·伯恩斯坦的姓氏的德语将其命名为琥珀。剩下的两个终止密码子被命名为“赭石”和“蛋白石”(ochre” and “opal”),以保持“颜色名称”(”color names” )的主题。

在蛋白质合成过程中,终止密码子会导致新的多肽链从核糖体中释放出来。这是因为没有反密码子与终止密码子互补的 tRNA。

视频介绍: https://youtu.be/5bLEDd-PSTQ

参考资料

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