TJG Online
Anatomija un fizioloģija

Kas ir mRNS kodoni?

Atjaunināts Publicēts 4 min lasīšana

Īsā atbilde

mRNS kodons ir trīs secīgu nukleotīdu grupa informācijas RNS molekulā, kas norāda vienu konkrētu aminoskābi vai signālu apturēt sintēzi. Kodoni ir ģenētiskā koda vārdi, pēc kuriem ribosoma saliek olbaltumvielu pareizā secībā.

Ceļš sākas kodolā. Ferments RNS polimerāze DNS dubultspirāli vietēji atver un pēc vienas virknes kā parauga saliek informācijas RNS jeb mRNS. Bāzu atbilstība ir stingra: adenīnam atbilst uracils, citozīnam guanīns, un tieši uracils RNS aizvieto DNS timīnu. Eikariota šūnā izveidotā molekula vēl tiek apstrādāta: no tās izgriež neinformatīvos posmus, pievieno aizsargājošu cepurīti vienā galā un adenīnu asti otrā, un tikai tad tā tiek izlaista no kodola citoplazmā.

Tālāk sākas translācija. Ribosoma pie mRNS piestājas un lasa to pa trim bāzēm, no viena gala uz otru, pilnīgi vienmērīgā ritmā. Katrai grupai atbilst pārneses RNS jeb tRNS molekula, kurai vienā galā ir trīs bāzu antikodons, kas ar kodonu savienojas pēc tā paša bāzu atbilstības principa, bet otrā galā piestiprināta noteikta aminoskābe. Ribosoma blakus nonākušās aminoskābes savieno ar peptīdsaiti, un olbaltumvielas ķēde aug.

Koda aritmētika ir vienkārša un elegantā. Bāzes ir četras, kodonā to ir trīs, tātad iespējamo kodonu ir 64. Aminoskābju, ko olbaltumvielās izmanto, ir 20, un tāpēc vairums aminoskābju ir šifrētas ar vairākiem kodoniem; šo īpašību sauc par koda deģenerāciju. Kodons AUG ir gan metionīna, gan sākuma signāls, savukārt trīs kodoni, UAA, UAG un UGA, nenorāda nevienu aminoskābi un darbojas kā punkts teikuma beigās: tie sintēzi aptur.

Vissvarīgākais, kas par kodoniem jāsaprot, ir nolasīšanas rāmis. Kodonu starpā nav ne atstarpes, ne pieturzīmes, tāpēc nozīmi nosaka tikai tas, no kuras vietas skaitīšana sākta. To pašu bāzu virkni, sākot skaitīt vienu bāzi tālāk, ribosoma izlasītu kā pilnīgi citu olbaltumvielu. Tieši tāpēc vienas bāzes iespraušanās vai izkrišana ir daudz postošāka nekā vienas bāzes nomaiņa: nomaiņa maina vienu vārdu, bet nobīde sajauc visu pārējo tekstu.

Vēl viena šī koda īpašība padarīja iespējamu visu mūsdienu biotehnoloģiju: tas praktiski visiem dzīvajiem organismiem ir vienāds. Cilvēka gēna kodonus baktērija izlasa tieši tāpat kā savus, un tieši tāpēc cilvēka insulīnu mūsdienās ražo baktērijas un raugs, nevis iegūst no dzīvnieku aizkuņģa dziedzeriem, kā to darīja agrāk.

Kur kodoni parādās medicīnā

Iedzimtu slimību mehānismus apraksta tieši kodonu valodā. Ja bāzu nomaiņa jauno kodonu atstāj tās pašas aminoskābes nozīmē, sekas parasti nav nekādas; tā ir koda deģenerācijas dāvana. Ja kodons sāk norādīt citu aminoskābi, olbaltumviela var mainīt formu: sirpjveida šūnu anēmijā tieši viena bāzes nomaiņa vienā kodonā hemoglobīnā nomaina vienu aminoskābi, un ar to pietiek, lai eritrocīti deformētos. Ja kodons pārvēršas par apturēšanas signālu, olbaltumviela tiek nogriezta pusceļā.

Ir arī skaisti starpvarianti. Biežākā cistiskās fibrozes mutācija ir trīs bāzu izkrišana, tas ir, vesela kodona zudums; olbaltumvielai pietrūkst vienas aminoskābes, bet nolasīšanas rāmis paliek nesabojāts, tāpēc pārējā molekula tiek uzbūvēta. Tas labi parāda, kāpēc ģenētikā svarīgs ir nevis izmainīto bāzu skaits, bet gan tas, vai skaitīšanas ritms saglabājas.

Ar ģenētiskiem jautājumiem nodarbojas medicīnas ģenētiķis. Konsultācija ir vietā tad, ja ģimenē ir zināma iedzimta slimība, ja ir bijuši atkārtoti grūtniecības zaudējumi, ja bērnam ir attīstības aizture vai vairākas iedzimtas īpatnības vienlaikus, vai ja ģimenē agrīnā vecumā atkārtojas viena un tā pati onkoloģiskā slimība. Ģenētisku testu atbildes bez speciālista skaidrojuma interpretēt nevajadzētu, jo daudzu atrasto variantu nozīme nav zināma.

Kodons, antikodons, gēns un tripletis

Kodons ir trīs bāzes mRNS molekulā, tātad ziņojumā. Antikodons ir tam atbilstošās trīs bāzes tRNS molekulā, tātad piegādātāja etiķete. Tās nekad nav vienas un tās pašas bāzes, tās ir komplementāras, un sajaukšana šeit ir biežākā kļūda uzdevumos.

Gēns ir daudz plašāks jēdziens: tas ir viss DNS posms, kas satur vienas olbaltumvielas vai RNS molekulas pierakstu, ieskaitot posmus, kas nosaka, kad un cik daudz tas tiks nolasīts. Gēnā ir daudzi simti kodonu; kodons ir viens burtu trijnieks šajā tekstā.

DNS molekulā pareizāk runāt par tripletu, nevis par kodonu, jo kodons pēc definīcijas ir mRNS vienība. Tāpat vērts atcerēties, ka RNS ir trīs galvenie veidi ar dažādiem uzdevumiem: mRNS nes ziņojumu, tRNS piegādā aminoskābes, bet rRNS ir pašas ribosomas sastāvdaļa.

Kāpēc mRNS ir īslaicīga un ko tas nozīmē

mRNS nav ilgtermiņa glabātuve. To šūna saražo tad, kad attiecīgā olbaltumviela ir vajadzīga, un pēc tam fermenti to noārda; tieši ar mRNS daudzuma regulēšanu šūna ātri maina savu darbu. DNS savukārt paliek kodolā un netiek nesta ārā, tāpēc informācijas plūsma parastā gadījumā ir vienvirziena: no DNS uz mRNS un tālāk uz olbaltumvielu.

No tā izriet skaidrojums izplatītam pārpratumam par mRNS vakcīnām. Tādā vakcīnā ievada gatavu mRNS ar kodoniem vienai vienīgai olbaltumvielai; šūna to izlasa tāpat kā savu, uzbūvē olbaltumvielu, imūnsistēma to iemācās, un pati mRNS tiek noārdīta. Šūnas kodolā tā neiekļūst un DNS nemaina, jo mRNS pārvēršana atpakaļ DNS prasa īpašu fermentu, kāda šajā procesā nav.

Tā pati loģika izskaidro, kāpēc biotehnoloģijā izmanto kodonu optimizāciju: tā kā vienu aminoskābi var pierakstīt ar vairākiem kodoniem, gēna tekstu var pārrakstīt tā, lai izvēlētajai šūnai būtu vieglāk to nolasīt, nemainot iegūto olbaltumvielu ne par vienu aminoskābi.

Avoti

Visi jautājumi sadaļā Anatomija un fizioloģija Sadaļas jautājumi ar burtu M Ziņot par neprecizitāti