Kode genetiko

Kode genetikoa azido nukleikoetan dagoen eta proteinen sintesia ahalbidetzen duen informazioaren multzoa da ^[1]. Informazio genetikoa ADNan dago, eta transkripzio izeneko prozesuaren bidez ARN mezularira (ARN-m) pasatzen da ^[2]. ARN mota honek proteinen sintesia zuzentzen du, kodoi izeneko hiru nukleotidoen sekuentzien bitartez. Izan ere, kodoi eta aminoazidoen arteko erlazio edo lotura estua da kode genetikoaren funtsa. Proteinen sintesia osatzen duen prozesuari, ARN-m-tik abiatuta, itzulpena deritzo.

Bizidun batek dituen proteinak espezifikoak dira, beste bizidunek dituztenetatik bereiziak. Proteina horiek bizidunaren fenotipoa eragiten dute, espezifikoa ere badena. Proteinak azido nukleikoetatik sortzen direnez, bi organismo bereizten dituena haien material genetikoa (ADN) da azken finean, horrek baitu organismo horrentzat berezko eta espezifikoa den informazio multzoa.

Jakina da ADNa nukleotidoen sekuentzia dela, nukleotido horiek hiru osagai izanik: desoxirribosa, azido fosforikoa eta base nitrogenatuak. Desoxirribosa eta azido fosforikoa ADN guztietan berdinak direnez, ADN bati espezifikotasuna ematen diona base nitrogenatuen sekuentzia eta kopurua da. Hortaz, kode genetikoa ADNaren base nitrogenatuen osaketan datza ^[3].

Azido nukleikoen base nitrogenatuek osatzen dute informazio genetikoa: adeninak (A), timinak (T), guaninak (G) eta zitosinak (C) ADN-an, eta adeninak (A), urazilok (U), guaninak (G) eta zitosinak (C) ARN-an.

Base nitrogenatuen sekuentzia testu baten letren sekuentziarekin alderatu da. Baina sekuentzia horrek ez du, berez, inongo zentzurik erabiltzen duen hizkuntza (kodea) ezagutzen ez bada. Kode genetikoaren hitzak ARN-m-aren kodoiak dira, hots, nukleotidoen hirukoteak (edo nukleotido horien base nitrogenatuen hirukoteak, zehatzago esanda).

Proteinek 20 aminoazido desberdin dituzte, eta ARN mezulariak 4 nukleotido desberdin besterik ez. Hizkuntza genetikoa nolakoa den jakiteko nukleotidoen konbinazioak aztertu behar dira. Letra bakar bateko konbinazioekin (A, U, C, edo G) aminoazidoak sortuko balira, 4 aminoazido soilik sortu ahal izango lirateke, eta ez 20. Bi letrako konbinazioekin, 4²=16 aminoazido sortuko lirateke. Hiru baseen konbinazioekin, aldiz, 4³=64 aminoazido agertuko lirateke. Hiru letrako mezu horiek (kodoi izenekoak) proteinetan dauden 20 aminoazido sor ditzakete, teorian behintzat 64 sortzeko aukera badute ere ^[4]. Aminoazido gutxiago daudenez hiru letrako konbinazioak baino, kode genetikoa "degeneratua" edo endekatua dagoela esaten da, hots, hiru base nitrogenatuen konbinazio (hirukotea) batek baino gehiagok aminoazido bera sor dezake.

Beraz, base nitrogenatuen hirukoteek (kodoiek) aminoazido bat kodetzen dute, bi edo hirukote gehiagok aminoazido bera kodetu dezaketen arren.

DNAren egitura aurkitu ondoren (helize bikoitzaren eredua, 1953an Watson-ek eta Crick-ek azaldutakoa) ikerlariek itzulpen prozesua aztertzeari ekin zioten, proteinen sintesia argitu nahian.

1955ean Severo Ochoa espainiarrak polinukleotido fosforilasa entzima isolatu zuen, erribonukleotidoetatik abiatuta ARN-m sintetizatzen duena:

• n (erribonukleotido) → ARN-m

Ochoak uraziloaren erribonukleotidoak erabili zituen (UDP), eta poli-uraziloaren (UUUUUUUU...) katea zuen ARN-m lortu zuen aipatutako entzima erabiliz. Prozesu horren bidez ARN-m agertzen zen DNA erabili gabe.

1961ean Nirenberg-ek kodoi baten eta aminoazido baten arteko lehenengo harremana aurkitu zuen. Ochoaren esperimentutik abiatuta, poli-urazilo (UUUUUUU...) zeukan ARN-m erabili zuen, eta itzulpen prozesuan (erribosometan) ARN-m horrek fenilalanina bakarrik zuen polipeptido bat sortzen zuela konturatu zen ^[5]. Horrek esan nahi zuen UUU kodoiak fenilalanina aminoazidoarekin lotura zuela:

• U → poli-U → polipeptidoa (n fenilalanina)

Era berean, erabilitako ARN mezulariak poli-adenina bazuen (AAAAAAAA...) sortutako polipeptidoa lisinaz bakarrik osatua zegoen:

• A → poli-A → polipeptido (n lisina)

Hots, AAA kodoiak lisina aminoazidoarekin lotuta zegoen.

Antzeko esperimentuak burutuz Nirenberg-ek eta Khorana-k aminoazido guztien ARN-m-aren kodoiak (base nitrogenatuen hirukoteak) aurkitu zituzten. Horretaz gain, ohartu ziren bi edo hiru kodoi desberdinek aminoazido bera kodetu dezaketela (horregatik esaten da kode genetikoa endekatua edo degeneratua dagoela).

Bizidun guztiek (animalia batzuen mitokondrioak izan ezik) kode genetiko bera dute. Hots, ARN-m-aren kodoi berdinek aminoazido berdinak kodetzen dituzte.

Aminoazido bakoitza sortzen duten hirukoteak aipatzeko ez dira ADNaren hirukoteak erabiltzen, ARN mezulariarenak baizik. Beraz, ez da aipatzen jatorrizko kode genetikoa, transkripzioaren ondoren sortutakoa baizik.

Hurrengo taulak ARN mezulariaren kodoiak kodetzen dituzten aminoazidoekin lotzen ditu ^[6]:

		2. basea
		U	C	A	G
1. basea	U	UUU (Phe/F)Fenilalanina UUC (Phe/F)Fenilalanina UUA (Leu/L)Leuzina UUG (Leu/L)Leuzina, Start	UCU (Ser/S)Serina UCC (Ser/S)Serina UCA (Ser/S)Serina UCG (Ser/S)Serina	UAU (Tyr/Y)Tirosina UAC (Tyr/Y)Tirosina UAA Ochre (Stop) UAG Amber (Stop)	UGU (Cys/C)Zisteina UGC (Cys/C)Zisteina UGA Opal (Stop) UGG (Trp/W)Triptofano
	C	CUU (Leu/L)Leuzina CUC (Leu/L)Leuzina CUA (Leu/L)Leuzina CUG (Leu/L)Leuzina, Start	CCU (Pro/P)Prolina CCC (Pro/P)Prolina CCA (Pro/P)Prolina CCG (Pro/P)Prolina	CAU (His/H)Histidina CAC (His/H)Histidina CAA (Gln/Q)Glutamina CAG (Gln/Q)Glutamina	CGU (Arg/R)Arginina CGC (Arg/R)Arginina CGA (Arg/R)Arginina CGG (Arg/R)Arginina
	A	AUU (Ile/I)Isoleuzina, Start2 AUC (Ile/I)Isoleuzina AUA (Ile/I)Isoleuzina AUG (Met/M)Metionina, Start1	ACU (Thr/T)Treonina ACC (Thr/T)Treonina ACA (Thr/T)Treonina ACG (Thr/T)Treonina	AAU (Asn/N)Asparagina AAC (Asn/N)Asparagina AAA (Lys/K)Lisina AAG (Lys/K)Lisina	AGU (Ser/S)Serina AGC (Ser/S)Serina AGA (Arg/R)Arginina AGG (Arg/R)Arginina
	G	GUU (Val/V)Balina GUC (Val/V)Balina GUA (Val/V)Balina GUG (Val/V)Balina, Start2	GCU (Ala/A)Alanina GCC (Ala/A)Alanina GCA (Ala/A)Alanina GCG (Ala/A)Alanina	GAU (Asp/D)Azido aspartiko GAC (Asp/D)Azido aspartiko GAA (Glu/E)Azido glutamiko GAG (Glu/E)Azido glutamiko	GGU (Gly/G)Glizina GGC (Gly/G)Glizina GGA (Gly/G)Glizina GGG (Gly/G)Glizina

Ikusten denez, 64 konbinazioetatik 61ek aminoazido zehatzak kodetzen dituzte, eta 3 amaiera kodoiak dira ("stop"). Azpimarratzekoa da aminoazido gehienek kodoi bat baino gehiago dutela.

Hauek dira aipagarrienak:

• kode genetikoa unibertsala da. Horrek esan nahi du izaki bizidun guztiek, bakterioetatik gizakiarengana, kode genetiko bera dutela. Esaterako, UUU kodoiak fenilalanina aminoazidoa kodetzen du izaki bizidun guztiengan, eta UGU-k zisteina. Salbuespen bakarra bizidun batzuen mitokondrioetan dago ^[7].

Kode genetikoaren unibertsaltasuna eboluzioaren aldeko pisuzko arrazoia da, hots, izaki bizidun guztiak arbaso amankomun batengandik datozela adierazten du.

• informazio genetikoa ADNan dago eta hortik ARN mezularira pasatzen da. Proteinak sortzeko ARN mezulariaren base nitrogenatuak hiruna irakurtzen dira erribosometan (hirukote horiek kodoi izeneko unitateak izanik)

• 64 kodoi daude: 61ek 20 aminoazidoak kodetzen dituzte, eta 3k itzulpenaren amaiera adierazten dute.

• kode genetikoa jarraian irakurtzen da, eta hirukoteak ez dira gainjartzen:

ARN-m: AUCAUCAUCAUC → Isoleuzinaren 4 molekula sortzen dira (AUC kodoiak sortutakoak)

Aitzitik, irakurketa gainjarrita izango balitz:

ARN-m : AUCAUCAUCAUC → Isoleuzina (AUC), Serina (UCA) eta Histidina (CAU) sortuko lirateke

• kodea endekatua da, hirukote ezberdinek aminoazido bera kodetzen dutelako. Hots, kodoi sinonimoak daude.

Esaterako, 6 kodoik leuzina aminoazidoa kodetzen dute, eta 4k alanina aminoazidoa, besteak beste (ikus goiko taula).

Kode genetikoaren endekapenak alde ona dauka: mutazioen eragina gutxitzen du, base baten mutazioa ondoriorik gabekoa izan baitaiteke, aminoazidoa bera sortuz.

• Informazio genetikoaren itzulpena. Proteinen sintesia Euskadi.eus
• RNA, mezu genetikoaren adierazpena^{[Betiko hautsitako esteka]}