IL CODICE GENETICO
Dipartimento di Scienze Agronomiche e Genetica Vegetale Agraria
Giovanna Attene
Codice genetico
Il DNA contiene l’informazione genetica per produrre
proteine
Il linguaggio con cui è espressa tale informazione è
definito codice genetico
Tale informazione non può essere specificata dalla
sequenza degli zuccheri ma da quella delle basi
azotate
Ipotesi di Gamow sul codice genetico
Codice a lettere singole
(4 parole)
A
G
C
T
Codice a due lettere
(42 = 16 parole)
AA
GA
CA
TA
AG
GG
CG
TG
AC
GC
CC
TC
AT
GT
CT
TT
Codice a tre lettere
(43 = 64 parole)
AAA AAG
AGA AGG
AAC
AGC
AAT
AGT
ACA
ACG
ACC
ACT
ATA
GAA
GGA
GCA
GTA
CAA
CGA
CCA
CTA
TAA
TGA
TCA
TTA
ATG
GAG
GGG
GCG
GTG
CAG
CGG
CCG
CTG
TAG
TGG
TCG
TTG
ATC ATT
GAC GAT
GGC GGT
GCC GCT
GTC GTT
CAC CAT
CGC CGT
CCC CCT
CTC CTT
TAC TAT
TGC TGT
TCC TCT
TTC TTT
Produzione di RNA artificiali
Ochoa e Manago (1959) scoprono l’enzima
Polinucleotide Fosforilasi
Questo enzima è in grado di sintetizzare molecole di
RNA senza utilizzare DNA come stampo, catalizzando la
polimerizzazione di ribonucleotidi in direzione 5’Æ 3’
Possono così essere prodotti in vitro mRNA artificiali
con composizione nucleotidica nota
Esperimento di Nirenberg e Matthaei (1961)
(1)
Sintesi di Poli-U o ac. poliuridilico
5’ – UUUUUUUUUUUUUU
3’
20 sistemi acellulari con ac. poliuridilico, attivati con
ATP, ciascuno contenente una miscela dei 20
amminoacidi e un amminoacido sempre differente
marcato con 14C
Ala
Arg
Asp
Asn
Cys
Glu
Gln
Gly
His
Ile
Leu
Lys
Met
Phe
Pro
Ser
Thr
Try
Tyr
Val
Sintesi di proteina radioattiva solo
nel sistema acellulare contenente
fenilalanina (Phe)
Esperimento di Nirenberg e Matthaei (1961)
(2)
Esperimento di Nirenberg e Matthaei (1961)
(3)
L’esperimento dimostra inequivocabilmente
l’esistenza di un codice genetico
ma
non precisa il numero di nucleotidi che, in
sequenza lineare, costituiscono l’unità di
informazione in grado di codificare un
aminoacido
Esperimento di Crick e coll. (1961)
Quanti nucleotidi codificano per un singolo amminoacido?
Locus rII fago T4
Uso della PROFLAVINA che induce inserzioni e delezioni
di singoli nucleotidi (singole coppie di nucleotidi)
Esperimento di Crick e coll. (1961)
(1)
CAT CAT CAT CAT CAT CAT CAT CAT CAT
Con l’aggiunta di un nucleotide, ad esempio G, si ha:
CAT CGA TCA TCA TCA TCA TCA TCA TCA T
Con l’aggiunta di secondo nucleotide si ha:
CAT CGA TCA TCA TGC ATC ATC ATC ATC AT
Con l’aggiunta di terzo nucleotide si ha:
CAT CGA TCA TCA TGC ATG CAT CAT CAT CAT
Esperimento di Crick e coll. (1961)
(2)
I risultati dimostrano quindi che
il codice genetico è basato su triplette
ma
quali triplette codificano per i singoli aminoacidi?
Saggio dei copolimeri casuali
Sintesi proteica attraverso mRNA artificiali prodotti con miscele di nucleotidi diversi
(Nirenberg, Khorana e Ochoa, 1966)
Sistema acellulare + mRNA (art) + ATP + amminoacidi Æ Sintesi proteica
60% U
40% C
60% U
40% C
60% U 36% UU 24% CU
36% UU 21,6% UUU 14,4% UUC
40% C 24% UC 16% CC
24% UC 14,4% UCU 9,6% UCC
24% CU 14,4% CUU 9,6% CUC
16% CC 9,6% CCU
21,6% UUU
14,4% UUC
Fenilalanina 36%
14,4% UCU
9,6% UCC
Serina 24%
6,4% CCC
14,4% CUU
9,6% CUC
Leucina 24%
9,6% CCU
6,4% CCC
Prolina 16%
Tabella del codice genetico
(Phe, P)
(Tyr, Y)
(Ser, S)
(Cys, C)
STOP
STOP
(Leu, L)
(Try, W)
(His, H)
(Leu, L)
(Pro, P)
(Arg, R)
(Gln, Q)
(Ile, I)
(Asn, N)
(Ser, S)
(Lys, K)
(Arg, R)
(Thr, T)
(Met, M)
(Asp, D)
(Val, V)
(Ala, A)
(Gly, G)
(Glu, E)
Caratteristiche fondamentali del codice genetico
Il codice genetico è:
universale (pressoché)
ridondante (non ambiguo!)
degenerato
non intervallato
non sovrapposto (AA. adiacenti)
Vacillamento dell’anticodone
Base all’estremità 5’
dell’anticodone
G
Base all’estremità 3’
del codone
UoC
C
G
A
U
U
AoG
I
A, U o C
Relazioni tra acidi nucleici
Anticodoni
Codoni
Codogeni
T
A
C
G
C
C
T A T T T T
