Вырожденность генетического кода

Вырожденность генетического кода * выраджанасць генетычнага кода * genetic code degeneration — соответствие нескольких кодонов одной аминокислоте. Замена в третьем основании кодона не всегда приводит к замене аминокислоты. Напр., одной из аминокислот, изолейцину, соответствуют три различных кодона. Обнаружено, что 51-конец антикодона в тРНК не всегда спаривается с комплементарным 31-концом кодона. Иногда в 51-положении антикодонов обнаруживается основание гипоксантин, и оно может спариваться с основаниями C, U или A, находящимися в 31-положении кодона. Отсюда следует, что хотя некоторые тРНК узнают и связывают только один специфический кодон, другие обладают способностью взаимодействовать с двумя или тремя кодонами. Отсутствие специфичности кодона было впервые сформулировано Ф. Криком (F. Crick) и известно сейчас как гипотеза качания (см.), кодон-антикодонного узнавания. Его следствием является то, что ряд тРНК может распознавать более чем один, кодон, и это обусловливает экономичность синтеза этих молекул — число молекул, необходимое для прочтения всех кодонов, меньше теоретического числа 61 тРНК. Термин «качание» относится к способности третьего основания в антикодоне занимать слегка измененное пространственное положение. Два остальных основания находятся в более фиксированной ориентации. Крик предположил, что «качающаяся позиция» расположена на 51-конце антикодона. Далее он предположил, что «качание» позволяет одному и тому же антикодону узнавать более одного кодона вследствие образования новых пар оснований между 51-концом антикодона и 31-концом кодона. Новыми эти пары являются в том смысле, что они не соответствуют классическим парам A-T, G-C и A-U, как известно, существующим в ДНК и РНК. На основании теоретических представлений и построения моделей было высказано предположение, что «качание» может осуществляться лишь некоторыми основаниями, и образование новых пар ограничено определенными комбинациями. «Качающиеся» основания — это U, C и I (I — инозин, рибонуклеозид гипоксантина). «Качание» невозможно для A и C. Возможные пары оснований, предсказанные Криком: три, если основание в «качающемся» положении — это I, и два, если в «качающемся» положении находятся G и U. Концепция «качания» связана с вырожденностью генетического кода. Напр., последовательность аланиновой тРНК из дрожжей (узнает кодон аланина), для которой последовательность антикодона представляет собой 31 (CGI)51. Однако генетический код аланина четырехкратно вырожден, так что ему соответствуют кодоны GCU, GCC, GCA, GCG (все в 51-31-направлении). Эту вырожденность можно легко понять, если в клетке существуют четыре различные тРНК, но если концепция «качаний» справедлива, то для узнавания всех четырех кодонов достаточно двух различных тРНК. Более того, описанная выше тРНК могла бы узнавать три из четырех вырожденных кодонов. Поскольку 51-основание антикодона — это I, значит, антикодон CGI может узнавать последовательность GCU, GCC и GCG.