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Lexikon der Biochemie: genetischer Code

genetischer Code, die Regeln für die Translation der Basensequenzen von Nucleinsäuren in die Aminosäuresequenzen von Polypeptiden (Proteinbiosynthese). Die Nucleinsäurebasen werden in Tripletts abgelesen. Die vier Basen ergeben 64 (43) verschiedene Permutationen ("Wörter"). Da durch den Code nur 20 Aminosäuren spezifiziert werden müssen, können viele Tripletts redundant sein und sind es auch. In Tabelle 1 sind die Aminosäuren und die dazugehörenden Tripletts bzw. Codons aufgelistet.
Drei der Codons ("term" in der Tabelle) bestimmen die Beendigung der Translation (Terminationscodon). Die Ketteninitiation wird durch längere Sequenzen angezeigt, die durch Initiationsfaktoren erkannt werden (Proteinbiosynthese).
Der Code enthält keine Kommata. Das "Leseraster", die Art, in der die Sequenz in Tripletts unterteilt wird, wird durch den genauen Punkt bestimmt, an dem die Translation initiiert wird. Dies bedeutet, dass die Sequenz CATCATCAT in den drei möglichen Leserastern als CAT,CAT,CAT oder C,ATC,ATC,AT oder CA,TCA,TCA,T gelesen werden kann. Eine Mutation, die das Lesemuster eines Gens ändert, z. B. die Deletion oder Insertion von ein oder zwei Nucleotiden, wird Leserastermutation genannt. Normalerweise ist der Code nicht überlappend. Im Bakteriophagen ΦX 174 sind jedoch zwei Gene vollständig in anderen Genen enthalten. Diese werden in verschiedenen Leserahmen translatiert, so dass die Aminosäuresequenzen der Proteine, die von diesen codiert werden, unterschiedlich sind.
 Genetischer Code in der mitochondrialen mRNA. In der mitochondrialen mRNA unterscheiden sich einige Codons von denen, die in der Tabelle aufgeführt sind und die für die cytoplasmatische und bakterielle mRNA ermittelt wurden. Beispielsweise werden in der menschlichen Mitochondrien-mRNA AGA und AGG als Terminationscodons verwendet. Weitere Unterschiede sind in Tabelle 2 aufgeführt.
Außerdem setzen die Mitochondriensysteme weniger tRNA-Arten (maximal 24) als die Nichtmitochondriensysteme (32-40) ein. Dies könnte das Resultat einer einfacheren Decodierungsstrategie in den Mitochondrien sein, da hier die tRNA mit U in der Wobble-Position mit jeder der vier Basen paart (Wobblehypothese). Daher können die acht Aminosäuren, die durch jeweils mindestens vier Codons codiert werden, nur durch acht tRNAs bedient werden.
 Genetischer Code der Ciliaten. Der genetische Code der Ciliaten gleicht dem für andere Eukaryonten beschriebenen, mit der Ausnahme, dass UAA und UAG für Glutamin codieren und nicht als Stoppsignale fungieren. Ein Vergleich der Genstruktur und der Proteinsequenz zeigt, dass die TAA- und TAG-Tripletts in der DNA (nichtcodierender Strang) mit dem Glutamin des Oberflächenantigenproteins von Paramecium, des α-Tubulins von Stylonchia und eines Histons von Tetrahymena korrespondiert. Die Ciliaten-mRNA scheint nur ein Terminationscodon zu besitzen: UGA. [F. Caron u. E. Meyer Nature 314 (1985) 185-188; J.R. Preer et al. Nature 314 (1985) 188-190]
Tab. 1. Genetischer Code.

2. Base
1. Base U C A G 3. Base
U Phe
Phe
Leu
Leu
Ser
Ser
Ser
Ser
Tyr
Tyr
term
term
Cys
Cys
term
Trp
U
C
A
G
C Leu
Leu
Leu
Leu
Pro
Pro
Pro
Pro
His
His
Gln
Gln
Arg
Arg
Arg
Arg
U
C
A
G
A Ile
Ile
Ile
Met*
Thr
Thr
Thr
Thr
Asn
Asn
Lys
Lys
Ser
Ser
Arg
Arg
U
C
A
G
G Val
Val
Val
Val
Ala
Ala
Ala
Ala
Asp
Asp
Glu
Glu
Gly
Gly
Gly
Gly
U
C
A
G

* AUG ist Bestandteil des Initiationssignals und codiert auch für innere Met-Reste.

Tab. 2. Genetischer Code. Einige Codons in mitochondrialer mRNA.
mRNA 5' CAA AUA CUA UGA 3'
Mitochondrien von
– Hefe Gly Ile Thr Trp
– Mensch Gly Met Leu Trp
– Neurospora Gly Ile Leu Trp

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