Caractéristiques et exceptions du code génétique - discuté!

Caractéristiques et exceptions du code génétique!

Il existe un lien étroit entre les gènes et la synthèse de polypeptides ou d’enzymes. Les gènes sont constitués de nucléotides disposés de manière spécifique. Dans la terminologie moderne, un gène fait référence à un cistron d'ADN. Un cistron est composé d'un grand nombre de nucléotides.

L'arrangement des nucléotides ou de leurs bases azotées est lié à la synthèse des protéines en influençant l'incorporation d'acides aminés dans celles-ci. La relation entre la séquence d'acides aminés dans un polypeptide et la séquence nucléotidique de l'ADN ou de l'ARNm est appelée code génétique.

L’ADN ne contient que quatre types de bases azotées ou de nucléotides alors que le nombre d’acides aminés est de 20. Il a donc été supposé que le code triplet (composé de trois bases adjacentes pour un acide aminé) est opérationnel. Les différentes recherches qui ont aidé à déchiffrer le code génétique du triplet sont les suivantes.

1. Crick et al. (1961) ont observé que la suppression ou l'ajout d'une ou deux paires de bases dans l'ADN du bactériophage T ₄ perturbait le fonctionnement normal de l'ADN. Cependant, lorsque trois paires de bases ont été ajoutées ou supprimées, la perturbation était minimale.

2. Nirenberg et Mathaei (1961) ont fait valoir qu'un code unique (un acide aminé spécifié par une base d'azote) ne peut spécifier que 4 acides (4 ¹ ), un code de doublet seulement 16 (4 ² ), tandis qu'un code de triplet peut spécifier jusqu'à 64 acides aminés (4 ³ ). Comme il y a 20 acides aminés, un code de triplet (trois bases azotées pour un acide aminé) peut être opérationnel.

3. Nirenberg (1961) a préparé des polymères contenant les quatre nucléotides UUUUUU… (acide polyuridylique), … (acide polycytidylique), AAAAAAA… (acide polyadénylique) et GGGGGGG… (acide polyguanylique). Il a observé que le poly-U stimule la formation de polyphénylalanine, le poly-C de polyproline, tandis que le poly-A contribue à la formation de polylysine. Cependant, le poly-G ne fonctionnait pas (il formait une structure à trois brins qui ne fonctionnait pas en translation). Plus tard, GGG s'est avéré coder pour l'acide aminé glycine.

Table. Assignation des codons d'ARNm aux acides aminés.

4. Khorana (1964) a synthétisé des copolymères de nucléotides tels que UGUGUGUGUG et a observé qu'ils stimulaient la formation de polypeptides possédant des acides aminés alternativement similaires à ceux de la cystéine-valine-cystéine. Cela n'est possible que si trois nucléotides adjacents spécifient un acide aminé (par exemple, UGU) et trois autres, le deuxième acide aminé (par exemple, GUG).

GUG UGU GUG UGU GUG

Val - Cys - Val - Cys - Val

5. Les codons triplets ont été confirmés par affectation de codons in vivo par (i) des études de remplacement des acides aminés (ii) des mutations de décalage de cadre.

6. Lentement tous les codons ont été élaborés, certains acides aminés sont spécifiés par plus d'un codon. Les langages de code de l'ADN et de l'ARNm sont complémentaires. Ainsi, les deux codons de la phénylalanine sont UUU et UUC dans le cas de l'ARNm, alors qu'ils sont AAA et A AG pour l'ADN.

Les caractéristiques:

1. Code de triolet:

Trois bases azotées adjacentes constituent un codon qui spécifie le placement d'un acide aminé dans un polypeptide.

2. Signal de départ:

La synthèse des polypeptides est signalée par deux codons d'initiation, les codons AUG ou méthionine et les codons GUG ou valine.

3. Signal d'arrêt:

La terminaison de la chaîne polypeptidique est signalée par trois codons de terminaison UAA (ocre), UAG (orange) et UGA (opale). Ils ne spécifient aucun acide aminé et sont donc également appelés codons non-sens.

4. Code universel:

Le code génétique est applicable universellement, c'est-à-dire qu'un codon spécifie le même acide aminé d'un virus à un arbre ou à un être humain. Ainsi, l'ARNm d'oviducte de poulet introduit dans Escherichia coli produit un albumine dans la bactérie exactement similaire à celle formée chez le poulet.

5. Codons non ambigus:

Un codon ne spécifie qu'un seul acide aminé et pas un autre.

6. Codons associés:

Les acides aminés ayant des propriétés similaires ont des codons apparentés, par exemple les acides aminés aromatiques tryptophane (UGG), phénylalanine (UUC, UUU), tyrosine (UAC, UAU).

7. Commaless:

Le code génétique est continu et ne possède pas de pauses après les triplés. Si un nucléotide est supprimé ou ajouté, le code génétique tout entier sera lu différemment. Ainsi, un polypeptide ayant 50 acides aminés doit être spécifié par une séquence linéaire de 150 nucléotides. Si un nucléotide est ajouté ou supprimé au milieu de cette séquence, les 25 premiers acides aminés du polypeptide seront identiques, mais les 25 prochains acides aminés seront très différents.

8. Code ne se chevauchant pas:

Une base d'azote est un constituant d'un seul codon.

9. Dégénérescence du code:

Puisqu'il y a 64 codons triplets et seulement 20 acides aminés, l'incorporation de certains acides aminés doit être influencée par plus d'un codon. Seuls le tryptophane (UGG) et la méthionine (AUG) sont spécifiés par des codons simples.

Tous les autres acides aminés sont spécifiés par 2 à 6 codons. Ces derniers sont appelés des codons dégénérés. Dans les codons dégénérés, les deux premières bases azotées sont similaires alors que la troisième est différente. Comme la troisième base d’azote n’a aucun effet sur le codage, on parle alors de position de vobulation.

10. Colinéarité:

Le polypeptide et l'ADN ou l'ARNm ont un arrangement linéaire de leurs composants. En outre, la séquence de bases nucléotidiques triplet dans l'ADN ou l'ARNm correspond à la séquence d'acides aminés dans le polypeptide fabriqué sous la direction du premier. Un changement dans la séquence de codon produit également un changement similaire dans la séquence d'acides aminés du polypeptide.

11. Parité Cistron-Polypeptide:

Une partie de l'ADN appelée cistron (= gène) spécifie la formation d'un polypeptide particulier. Cela signifie que le système génétique devrait avoir autant de cistrons (= gènes) que les types de polypeptides trouvés dans les organismes.

Exceptions:

1. Différents codons:

Dans Paramecium et certains autres ciliates, les codons de terminaison UAA et UGA pour la glutamine.

2. Gènes se chevauchant:

x xl74 a 5375 nucléotides qui codent pour 10 protéines nécessitant plus de 6000 bases. Trois de ses gènes E, B et K chevauchent d'autres gènes. La séquence nucléotidique au début du gène E est contenue dans le gène D. De même, le gène K chevauche avec les gènes A et une condition similaire est trouvée dans SV-40.

3. Gènes mitochondriaux:

Les codes AGG et AGA pour l'arginine, mais fonctionnent comme des signaux d'arrêt dans la mitochondrie humaine. UGA, un codon de terminaison, correspond au tryptophane tandis que AUA (codon pour isoleucine) désigne la méthionine dans les mitochondries humaines.