Розробіть свій варіант дуплетного генетичного коду і опишіть його переваги і недоліки в порівнянні з тріплетним. Які зміни відбудуться в процесах транскрипції і трансляції при використанні дуплетного коду?

1. “Дуплетный код”
NIGMA
Зенин Олександр

3. Свойства триплетного кода
• Триплетность - значащей единицей кода является сочетание
трёх нуклеотидов
• Однозначность - определённый кодон соответствует только
одной аминокислоте
• Вырожденность - одной и той же аминокислоте может
соответствовать несколько кодонов
• Непрерывность - между триплетами нет знаков препинания, то
есть информация считывается непрерывно
• Универсальность - енетический код работает одинаково в
организмах разного уровня сложности — от вирусов до человека

4. Воблинг третьего основания кодона

5. Дуплетный генетический код
*максимальное биохимическое разнообразие
*наименее изменённый сравнительно с имеющимся триплетным

6. Основания выбора тех или иных
аминокислот
• Основа – существующий трипленый код без учёта третьего
основания кодона
• Обеспечение максимального разнообразия функциональных
групп
• Выбор более структурно и биохимически простых аминокислот
при наличии такового выбора
• Наиболее “сильный” стоп-кодон UAA (Охра)

7. Классификация
1. По радикалу
•Неполярные:
аланин, валин, изолейцин, ле
йцин, пролин, метионин,
фенилаланин, триптофан
•Полярные незаряженные:
серин, треонин, цистеин, асп
арагин, глутамин, тирозин
•Полярные заряженные
отрицательно при pH=7:
аспартат, глутамат
•Полярные заряженные
положительно при pH=7:
лизин, аргинин, гистидин

8. Классификация
2.По функциональным группам
•Алифатические
Моноаминомонокарбоновые:
глицин,аланин, валин, изолейцин, лейцин
Оксимоноаминокарбоновые:
серин, треонин
Моноаминодикарбоновые:
аспартат, глутамат, за счёт второй
карбоксильной группы несут в растворе
отрицательный заряд
Амиды моноаминодикарбоновых:
аспарагин, глутамин
Диаминомонокарбоновые:
лизин, аргинин, несут в растворе
положительный заряд
Серосодержащие: цистеин, метионин
•Ароматические:
фенилаланин, тирозин, триптофан,
(гистидин)
•Гетероциклические: триптофан,
гистидин, пролин
•Иминокислоты: пролин

9. Дуплетный генетический код
*самый простой с точки зрения эволюции

10. Cтруктурная и биохимическая сложность таких
аминокислот, как Trp(UG), Tyr (UA), Phe (UU), Lys (AA), His
(CA) и Met (AU) даёт основания считать, что эти
аминокислоты были включены в генетический код только
на поздних стадиях его формирования.

11. Дуплетный генетический код
*задействование всех протеиногенных аминокислот

12. Проблемы:
• Задействовано 16 аминокислот из 20
• Нет стоп-кодонов

13. Решение:
• Альтернативные тРНК
• Считывание некоторых кодонов в контексте других кодонов (по 6
нуклеотидов)
• Кодирование альтернативных вторичных структур мРНК для
терминации трансляции во избежание потребности в выделении
информации из общего пула кодонов на стоп-кодоны.

14. Для некоторых аминокислот тРНК будут иметь
два акцепторных конца. Такая тРНК будет
активирована сразу двумя аминокислотами
(предусматривается наличие требующихся для
этого альтернативных аминоацил-тРНК-
синтетаз). Антикодон таких тРНК будет иметь
две фазы. Обычную и расширенную. В обычной
фазе антикодон комплементарно спаривается с
дуплетным кодоном и происходит
присоединение аминокислоты 1 к растущему
полипептиду. В расширенной фазе помимо
кодон-антикодонового взаимодействия
контекстные динуклеотиды фланкирующие
антикодон комплементарно спариваются с
соответствующими динуклеотидами
фланкирующими кодон. При таком раскладе
конформация тРНК меняется и в пептидил-
трансферазный центр направляется
аминокислота 2, присоединённая к второму
акцепторному концу. Благодаря такой
контекстно-зависимой трансляции появляется
возможность задействовать все 20
аминокислот используя лишь 16 кодонов.

15. Терминация трансляции может
обеспечиваться вторичной структурой
мРНК в 3’UTR. Например, мотивом
стебель-петля. При плавлении такой
шпильки появляется возможность
проскакивания рибосомой сайта
терминации и это в свою очередь даёт
перспективы для развития систем
альтернативной трансляции 3’ региона
мРНК

16. Недостатки
•Большая подверженность
мутациям в следствии
контекстной трансляции, а также
в следствии отсутствия воблинга
•Необходимость для некоторых
кодонов наличия фланкирующих
динуклеотидов, которые, в свою
очередь, тоже должны быть
кодонами
Преимущества
•Существенное уменьшение
размера генома
•Отсутсвие вырожденности

17. Влияние на трансляцию
• Полное изменение механизма терминации трансляции
• Изменение рибосомы (передвижение с шагом в 2 нуклеотида)
• Изменение пептидил-трансферазного центра для обеспечения
контекстной трансляции
• Изменение тРНК

18. Влияние на транскрипцию
Влияние на аттенуацию