Giovanna Attene

IL CODICE GENETICOIL CODICE GENETICO

Dipartimento di Scienze Agronomiche e Genetica Vegetale Agraria

Tale informazione non può essere specificata dalla sequenza degli zuccheri ma da quella delle basi azotate

Il linguaggio con cui è espressa tale informazione èdefinito codice genetico

Codice geneticoCodice genetico

Il DNA contiene l’informazione genetica per produrre proteine

Ipotesi di Ipotesi di GamowGamow sul codice geneticosul codice genetico

TCGA

Codice a lettere singole(4 parole)

TTCTGTAT

TCTGTACCCGCAGCGGGAACAGAA

Codice a due lettere(42 = 16 parole)

TTTTTCTTGTTATCTTCCTCGTCATGTTGCTGGTGATATTACTAGTAACTTCTCCTGCTACCTCCCCCGCCACGTCGCCGGCGACATCACCAGCAAGTTGTCGTGGTAGCTGCCGCGGCAGGTGGCGGGGGAGATGACGAGGAAATTATCATGATAACTACCACGACAAGTAGCAGGAGAAATAACAAGAAA

Codice a tre lettere(43 = 64 parole)

Produzione di RNA artificialiProduzione di RNA artificiali

Possono così essere prodotti in vitro mRNA artificiali con composizione nucleotidica nota

Questo enzima è in grado di sintetizzare molecole di RNA senza utilizzare DNA come stampo, catalizzando la polimerizzazione di ribonucleotidi in direzione 5’ 3’

Ochoa e Manago (1959) scoprono l’enzimaPolinucleotide Fosforilasi

Sintesi di Poli-U o ac. poliuridilico

5’ – UUUUUUUUUUUUUU 3’

20 sistemi acellulari con ac. poliuridilico, attivati conATP, ciascuno contenente una miscela dei 20amminoacidi e un amminoacido sempre differentemarcato con 14C

Sintesi di proteina radioattiva solonel sistema acellulare contenentefenilalanina (Phe)

Ala Arg Asp Asn Cys

Glu Gln Gly His Ile

Leu Lys Met Phe Pro

Ser Thr Try Tyr Val

Esperimento di Esperimento di NirenbergNirenberg e e MatthaeiMatthaei (1961)(1961)(1)(1)

Esperimento di Esperimento di NirenbergNirenberg e e MatthaeiMatthaei (1961)(1961)(2)(2)

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 Esperimento di NirenbergNirenberg e e MatthaeiMatthaei (1961)(1961)(3)(3)

Esperimento di Esperimento di CrickCrick e coll. (1961)e coll. (1961)Quanti Quanti nucleotidinucleotidi codificano per un singolo amminoacido?codificano per un singolo amminoacido?

LocusLocus rII rII fagofago T4T4

Uso della PROFLAVINA che induce inserzioni e delezionidi singoli nucleotidi (singole coppie di nucleotidi)

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

Esperimento di Esperimento di CrickCrick e coll. (1961)e coll. (1961)(1)(1)

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

I risultati dimostrano quindi cheil codice genetico è basato su triplette

ma

quali triplette codificano per i singoli aminoacidi?

Esperimento di Esperimento di CrickCrick e coll. (1961)e coll. (1961)(2)(2)

Saggio dei Saggio dei copolimericopolimeri casualicasualiSintesi proteica attraverso Sintesi proteica attraverso mRNAmRNA artificiali prodotti con miscele di artificiali prodotti con miscele di nucleotidinucleotidi diversidiversi

((NirenbergNirenberg, , KhoranaKhorana e e OchoaOchoa, 1966), 1966)

Sistema acellulare + mRNA (art) + ATP + amminoacidi Sintesi proteica

6,4% CCC9,6% CCU16% CC9,6% CUC14,4% CUU24% CU9,6% UCC14,4% UCU24% UC14,4% UUC21,6% UUU36% UU40% C60% U

16% CC24% UC40% C24% CU36% UU60% U40% C60% U

21,6% UUU14,4% UUC

14,4% UCU9,6% UCC

14,4% CUU9,6% CUC

9,6% CCU6,4% CCC

Fenilalanina 36%

Serina 24%

Leucina 24%

Prolina 16%

(Phe, P)

(Leu, L)

(Leu, L)

(Ile, I)

(Met, M)

(Val, V)

(Ser, S)

(Pro, P)

(Thr, T)

(Ala, A)

(Tyr, Y)

(His, H)

(Gln, Q)

(Asn, N)

(Lys, K)

(Asp, D)

(Glu, E)

(Cys, C)

STOPSTOP

(Try, W)

(Arg, R)

(Ser, S)

(Arg, R)

(Gly, G)

Tabella del codice geneticoTabella del codice genetico

Il codice genetico è:

universale (pressoché)

ridondante (non ambiguo!)

degenerato

non intervallato

non sovrapposto (AA. adiacenti)

Caratteristiche fondamentali del codice geneticoCaratteristiche fondamentali del codice genetico

A, U o CIA o GU

UAGC

U o CG

Base all’estremità 3’del codone

Base all’estremità 5’dell’anticodone

Vacillamento dellVacillamento dell’’anticodoneanticodone

T A C G C C T A T T T TCodogeni

Codoni

AnticodoniAnticodoni

Relazioni tra acidi nucleiciRelazioni tra acidi nucleici