Vol. 2° -  VII.3.

Le caratteristiche del codice genetico

Mediante i suddetti esperimenti, vennero identificati tutti i 64 codoni,
permettendo così di definire le caratteristiche del codice genetico,
che sono le seguenti:

Il codice è a triplette

Ogni codone dell’mRNA che specifica un aminoacido di una catena polipeptidica consta di tre nucleotidi.

Il codice non ha segni d’interpunzione

L’mRNA viene letto in maniera continua, un codone per volta, senza saltare alcun nucleotide presente nel messaggio.

Il codice non ha sovrapposizioni

L’mRNA viene letto in gruppi successivi di tre nucleotidi. Un messaggio del tipo AAGAAGAAG... viene letto nella cellula come lisina-lisina-lisina..., che è quanto specificato da AAG. Esistono specifici meccanismi cellulari che assicurano l’inizio nel punto corretto della traduzione del codice genetico da parte di un mRNA.

Il codice è quasi universale

Tutti gli organismi condividono lo stesso linguaggio dal punto di vista genetico. Pertanto la lisina è codificata da AAA oppure AAG negli mRNA di tutti gli organismi, l’arginina da CGU, CGC, CGA, CGG, AGA, AGC, e così via. Quindi è possibile isolare l’mRNA da un organismo, tradurlo usando l’apparato isolato da un altro organismo e produrre la proteina così come se fosse stata tradotta nell’organismo di partenza. Tuttavia il codice non è completamente universale.

Il codice è degenerato

Tranne due eccezioni, AUG (metionina) e UGG (triptofano), per ogni aminoacido è presente più di un codone. Questa molteplicità del codice è detta degenerazione del codice. Infatti, se due codoni hanno i primi due nucleotidi uguali e il terzo è U oppure C, spesso codificano per lo stesso aminoacido. Per esempio, UUU e UUC specificano per fenilalanina, CAU e CAC specificano l’istidina. Inoltre, quando i primi due nucleotidi sono identici, spesso viene specificato lo stesso aminoacido se la terza base è A oppure G, come nel caso di UUA e UUG che codificano per leucina, AAA e AAG che codificano per lisina. In alcuni casi, fissate le prime due posizioni, la base in terza posizione potrà essere U, C, A o G e l’aminoacido codificato sarà sempre lo stesso. Un esempio è dato da CUU, CUC, CUA e CUG, tutti per leucina. Anche se esiste degenerazione del codice, questo non implica che tutti i codoni siano usati con la stessa frequenza. Alcuni studi hanno dimostrato che l’uso dei codoni non è casuale, bensì che alcuni codoni sono utilizzati ripetutamente, mentre altri non sono quasi mai usati.

Il codice ha dei segnali d’inizio e di fine

Nel codice sono contenuti segnali specifici per l’inizio e la fine della sintesi proteica. Sia negli eucarioti che nei procarioti AUG (metionina) è il codone d’inizio più comunemente usato, nonostante in alcuni rari casi possa venir utilizzato anche GUG. Così, esaminando la sequenza di un particolare mRNA per localizzare quella parte della sequenza che codifica per aminoacidi, si cercherà presso l’estremità 5’ il codone d’inizio AUG e di lì si comincerà a leggere la sequenza aminoacidica. Soltanto 61 dei 64 codoni codificano per aminoacidi: questi codoni sono detti codoni senso. Gli altri tre codoni - UAG, UAA, UGA - non specificano per nessun aminoacido e in cellule normali non esiste alcun tRNA che rechi l’anticodone appropriato. Questi tre codoni sono i codoni di stop, o codoni non-senso o codoni di terminazione. Sono utilizzati singolarmente o in coppia (ad esempio UAG UAA) per specificare la fine del processo di traduzione di una catena polipeptidica. Ancora, quando leggiamo una particolare sequenza di mRNA, cerchiamo la presenza di un codone di stop nella stessa fase di lettura del codone d’inizio AUG per stabilire dove termini la sequenza codificante per aminoacidi.

L’anticodone vacilla

Dal momento che nell’mRNA 61 codoni senso specificano aminoacidi, esiste un totale di 61 molecole di tRNA che potrebbero portare gli anticodoni appropriati. Ma, in teoria, l’insieme completo dei 61 codoni senso potrebbe essere letto da meno di 61 distinti tRNA a causa del vacillamento nell’anticodone. L’ipotesi del vacillamento fu proposta da Crick. L’analisi di sequenza ha mostrato che la base terminale dell’anticodone (complementare alla base al 3’ terminale del codone, ovvero alla terza lettera) non è sottoposta a restrizioni come le altre due basi. Questa caratteristica permette un appaiamento delle basi meno preciso, cosicché la base al 5’ dell’anticodone può potenzialmente appaiarsi con tre basi differenti al 3’ del codone: può vacillare. Non esiste alcuna singola molecola di tRNA che sia in grado di riconoscere quattro codoni diversi ma, se la molecola di tRNA contiene al 5’ terminale dell’anticodone il nucleoside modificato inosina, allora tre codoni diversi possono essere riconosciuti dallo stesso tRNA.