اطلاعات عمومی، ویکی ژن
چارت کدون (Codon Chart) و جدول اسیدهای آمینه
مقدمه‌ای بر چارت کدون (Codon Chart) و جدول اسیدهای آمینه
زندگی از نسلی به نسل دیگر در نتیجه همانندسازی (Replication)، رونویسی (Transcription) و ترجمه (Translation) کد ژنتیکی ذخیره شده در DNA و RNA، ادامه می‌یابد.
کد ژنتیکی شامل دنباله‌ای از بازهای نوکلئوتیدی (Nucleotide) در DNA و RNA است. DNA از چهار باز نوکلئوتیدی تشکیل شده است:
- آدنین (Adenine) (A)
- گوانین (Guanine) (G)
- سیتوزین (Cytosine) (C)
- تیمین (Thymine) (T)
کد ژنتیکی درون DNA به RNA رونویسی می‌شود که به عنوان الگویی برای سنتز پروتئین عمل می‌کند. RNA از بازهای آدنین، گوانین، سیتوزین و اوراسیل (Uracil) (U) تشکیل شده است. آن‌ها اسیدهای آمینه را کد می‌کنند که با یکدیگر پیوند یافته و پروتئین‌ها را تشکیل می‌دهند. بنابراین کد ژنتیکی به عنوان مجموعه‌ای از دستورالعمل‌ها عمل می‌کند که اسیدهای آمینه را با ترتیبی صحیح برای تشکیل پروتئین‌ها سرهم می‌نماید.
کد ژنتیکی در مجموعه‌های سه نوکلئوتیدی خوانده می‌شود و این توالی از سه نوکلئوتید DNA یا RNA به عنوان کدون شناخته می‌شود. هر کدون آمینو اسید خاصی را مشخص می‌کند یا به عنوان سیگنالی برای شروع یا توقف سنتز پروتئین عمل می‌نماید.
اولین کدون با انجام آزمایش poly-U توسط Marshall Nirenberg و J. Heinrich Matthaei کشف شد که مشخص کرد زنجیره‌ای از سه واحد اوراسیل (UUU) در RNA به عنوان کلمه کد برای آمینو اسید فنیل آلانین (Phenylalanine) عمل می‌کند. کار بعدی Nirenberg همراه با تیمی از محققان، منجر به شناسایی تمام 64 کدون ممکن و اسیدهای آمینه مربوط به آن‌ها شد. نیرنبرگ (Nirenberg) در سال 1968 جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی را دریافت کرد و این افتخار را با Robert W. Holley و Har Gobind Khorana به دلیل تلاش‌های مشترکشان در رمزگشایی کد ژنتیکی به اشتراک گذاشت.
چارت کدون چیست؟
چارت یا جدول کدون به عنوان یک ابزار مرجع استفاده می‌شود که کدون‌های خاص را با آمینو اسیدهای مربوطه که کدگذاری می‌کنند، مرتبط می‌کند.
- چارت به رمزگشایی کد ژنتیکی و درک این‌که کدام اسیدهای آمینه بر اساس توالی نوکلئوتیدها سنتز می‌شوند، کمک می‌کند.
- در مجموع، 64 کدون ممکن وجود دارد. از این تعداد، 61 کدون مربوط به 20 اسید آمینه مختلف است و سه کدون باقی مانده، کدون‌های خاتمه (Stop codon) هستند که پایان سنتز پروتئین را نشان می‌دهند.
- در چارت می‌توانیم ببینیم که یک اسید آمینه منفرد می‌تواند توسط کدون‌های متعددی کدگذاری شود، بنابراین کد ژنتیکی اضافی یا منحط است. برای مثال، کدون‌های CCU، CCC، CCA و CCG همگی یک اسید آمینه پرولین (Proline) را کد می‌کنند.
- چارت کدون، ترکیبات مختلف کدون و آمینو اسیدهای مربوط به آن‌ها را مشخص می‌کند.
- برای استفاده از چارت کدون، به عنوان مثال، اگر موقعیت کدون اول حاوی اوراسیل (U)، دومی حاوی آدنین (A) و سومی حاوی سیتوزین (C) باشد، کدون حاصل، UAC، نشان دهنده اسید آمینه تیروزین (Tyrosine) است.
در اینجا لیستی از 20 اسید آمینه به همراه اختصار سه حرفی و یک حرفی آن‌ها آمده است:
| اسید آمینه | اختصار | اختصار یک حرفی |
| آلانین (Alanine) | Ala | A |
| آرژنین (Arginine) | Arg | R |
| آسپاراژین (Asparagine) | Asn | N |
| اسید آسپارتیک (Aspartic acid) | Asp | D |
| سیستئین (Cysteine) | Cys | C |
| اسید گلوتامیک (Glutamic acid) | Glu | E |
| گلوتامین (Glutamine) | Gln | Q |
| گلایسین (Glycine) | Gly | G |
| هیستیدین (Histidine) | His | H |
| ایزولوسین (Isoleucine ) | Ile | I |
| لوسین (Leucine) | Leu | L |
| لیزین (Lysine) | Lys | L |
| متیونین (Methionine) | Met | M |
| فنیل آلانین | Phe | F |
| پرولین (Proline) | Pro | P |
| سرین (Serine) | Ser | S |
| ترئونین (Threonine) | Thr | T |
| تریپتوفان (Tryptophan) | Trp | W |
| تیروزین (Tyrosine) | Tyr | Y |
| والین (Valine) | Val | V |
استارت کدون (Start Codons)
- استارت کدون، کدون‌هایی در یک مولکول mRNA هستند که آغاز ترجمه پروتئین را نشان می‌دهند.
- AUG رایج‌ترین استارت کدون است و به عنوان سیگنال آغاز برای شروع ترجمه عمل می‌کند.
- در یوکاریوت‌ها (Eukaryote)، AUG برای اسید آمینه متیونین (Met) کدگذاری می‌کند، در حالی که در پروکاریوت‌ها (Prokaryote)، AUG برای فرمیل متیونین (Formyl methionine) (fMet) کدگذاری می‌کند.
- فاکتورهای شروع و tRNA در شناسایی استارت کدون AUG و شروع فرآیند ترجمه نقش دارند.
- اگرچه AUG استارت کدون است، کدون‌های جایگزین می‌توانند به عنوان سایت‌های شروع نیز عمل کنند. این استارت کدونها غیر AUG در یوکاریوت‌ها نسبتا نادر هستند.
- پروکاریوت‌هایی مانند اشریشیا کلی ( coli) از کدون‌های مختلفی از جمله AUG، GUG و UUG به عنوان استارت کدون استفاده می‌کنند.
استاپ کدون
- از مجموع 64 کدون، سه کدون وجود دارد که هیچ اسید آمینه‌ای را مشخص نمی‌کنند یا مطابقت ندارند. این کدونها به استاپ کدون معروف هستند.
- استاپ کدونها که کدون‌های پایان یا بی‌معنی نیز نامیده می‌شوند، به عنوان سیگنال‌هایی برای پایان دادن به فرآیند سنتز پروتئین در حین ترجمه عمل می‌کنند.
- سه استاپ کدون UAA، UAG و UGA هستند.
- استاپ کدونها اولین بار در سال 1965 با آزمایشی که Sydney Brenner بر روی باکتریوفاژ T4 انجام داد، کشف شد.
- UAG اولین استاپ کدونی بود که شناسایی شد. به آن کدون امبر (Amber codon) نیز می‌گویند. UGA، کدون اوپال (Opal codon) و UAA، کدون آشر (Ochre codon) نامیده می‌شود.
ترجمه کدون
- ترجمه کدون گامی مهم در سنتز پروتئین است. پروتئین‌ها مولکول‌های ضروری در ارگانیسم‌ها هستند که در طول ترجمه سنتز می‌شوند.
- اطلاعات ژنتیکی ذخیره شده در DNA به طور مستقیم برای ساخت پروتئین استفاده نمی‌شود. در عوض، ابتدا در RNA رونویسی می‌شود.
- رونویسی DNA یک مرحله مهم در سنتز پروتئین است که در آن دستورالعمل‌های ژنتیکی از DNA به RNA کپی می‌شوند. آنزیم RNA پلیمراز (Polymerase)، DNA را به یک مولکول RNA تک رشته‌ای که به RNA پیام‌رسان (mRNA) معروف است، رونویسی می‌کند.
- سنتز پروتئین در سیتوپلاسم اتفاق می‌افتد، جایی که mRNA به همراه ریبوزوم‌ها (Ribosome) و RNA انتقالی (tRNA)، کد ژنتیکی رونویسی شده را به زنجیره‌ای از اسیدهای آمینه ترجمه می‌کند.
- ترجمه شامل خواندن هر کدون RNA و افزودن اسید آمینه مربوطه به زنجیره اسیدهای آمینه حمل شده توسط مولکول‌های tRNA است. این فرآیند زمانی متوقف می‌شود که با یک کدون خاتمه در توالی mRNA مواجه شود.
- ساختار منحصر به فرد tRNA به تطابق دقیق بین کدون mRNA و اسید آمینه مربوطه کمک می‌کند.
- مولکول tRNA که شبیه به شکل برگ شبدر است، از چهار دنباله مارپیچی دوگانه و سه حلقه تک رشته‌ای تشکیل شده است. حلقه مرکزی به عنوان حلقه آنتی‌کدون (Anticodon) شناخته می‌شود، زیرا مجموعه‌ای از سه نوکلئوتید به نام آنتی‌کدون را حمل می‌کند.
- توالی آنتی‌کدون tRNA مکمل کدون mRNA است و این مکمل بودن امکان برهم‌کنش خاص و دقیق بین آنتی‌کدون و کدون را فراهم می‌کند.
- هنگامی که رونویسی و ترجمه کامل می‌شود، زنجیره تازه تشکیل شده از اسیدهای آمینه دستخوش تغییراتی می‌شود تا به یک پروتئین کاربردی تبدیل شود.
همچنین بخوانید:
مترجم: صادق حسینی‌کیا
