کد ژنتیکی به چه معناست؟
کد ژنتیکی که به آن سه قلوهای نوکلئوتیدی یا کدون ها نیز گفته می‌شود، مجموعه‌ای از بازهای آلی می‌باشد که سلول‌های زنده از آن برای بازگشایی اطلاعات رمزگذاری شده در مواد ژنتیکی (توالی DNA یا mRNA) استفاده می‌کنند و به کمک آن‌ها شروع به ساخت پروتئین می‌نمایند. کد ژنتیکی در بین موجودات زنده بسیار شبیه است و می‌تواند در یک جدول ساده بیان شود. این کدها در نهایت موجب ایجاد صفات مختلف در موجودات زنده می‌شوند. آزمایشگاه تخصصی ژنتیک سیتوژنوم در این مقاله به معرفی کُدون‌ها (Codon) و ویژگی‌های آن‌ها می‌پردازد.
ماهیت کدهای ژنتیکی چیست؟
DNA از 4 باز آلی (مواد شیمیایی) به نام‌های: آدنین (A)، سیتوزین (C)، گوانین (G) و تیمین (T) ساخته شده است. در واقع این بازها پایه‌های اصلی نوکلئوتیدی DNA را تشکیل می‌دهند. RNA (یک قسمت دیگر از ماده ژنتیکی) نیز از 4 نوکلئوتید تشکیل شده است: آدنین (A)، گوانین (G)، سیتوزین (C) و اوراسیل یا یوراسیل (U). هر کد ژنتیکی از این چهار ماده شیمیایی به طرق مختلف استفاده می‌کند تا “کلمات یا رمزهای” سه حرفی را بسازد و به این ترتیب مشخص می‌کند که چه اسید آمینه‌هایی باید ساخته شوند. همان طور که احتمالا می دانید، اسید آمینه‌ها واحدهای سازنده پروتئین‌ها هستند. برای درک بیشتر ماهیت کدون‌ها مثال زیر را در نظر بگیرید:
یک دیوار را در نظر بگیرید که از آجرهای زیادی ساخته می‌شود؛ در واقع آجرهای دیوار حکم اسید آمینه‌ها را در پروتئین‌ها دارند، یعنی دیوار کامل نقش پروتئین را دارد که از آجر یا همان اسید آمینه‌ها ساخته شده است. پروتئین‌ها گاهی از صدها آمینو اسید تشکیل می‌شوند و بنابراین کدی که یک پروتئین را می سازد می‌تواند صدها و گاهی حتی هزاران سه قلو یا کد ژنتیکی را در خود جای داده باشد. به عنوان مثال توالی AUG یک کدون (کد ژنتیکی) است که اسید آمینه متیونین را تشکیل می‌دهد.
تاریخچه کشف کدهای ژنتیکی
تلاش دانشمندان برای کشف و فهم چگونگی کدگذاری پروتئین‌ها پس از کشف ساختار DNA در سال 1953 آغاز شد. جورج گامو دانشمند دورگه آمریکایی-روسی پیشنهاد داد که کدهای ژنتیکی مجموعه‌ای سه تایی برای کدگذاری 20 اسید آمینه شناخته شده هستند که در سلول‌های زنده برای ساخت پروتئین از حداکثر 43 الی 64 اسید آمینه استفاده می‌کنند. به دنبال تحقیقات درباره چیستی و چگونگی کد ژنتیکی، آزمایش دانشمندانی همچون کریک، برنر، بارنت و واتس توبین برای اولین بار نشان داد که کدون‌ها از سه ناحیه دی اِن آ (DNA) تشکیل شده است. مارشال نیرنبرگ و هاینریش جی ماتایی اولین کسانی بودند که ماهیت کدون را در سال 1961 فاش کردند. آن‌ها از یک سیستم عاری از سلول برای ترجمه توالی RNA پلی اوراسیل (به عنوان مثال UUUUU …) استفاده کردند و کشف کردند که پلی پپتیدی که آن‌ها سنتز کرده‌اند فقط شامل اسید آمینه فنیل آلانین است و به این ترتیب آن‌ها نتیجه گرفتند که کد UUU اسید آمینه فنیل آلانین را مشخص می‌کند. با گسترش شناسایی کدهای ژنتیکی، نیرنبرگ و فیلیپ لدر، ماهیت سه گانه کدها را فاش کردند و رمزهای آن را رمزگشایی نمودند.
وظیفه کدون ها چیست؟
کد ژنتیکی مشخص می کند که کدام اسید آمینه باید در طول سنتز (ساخت) پروتئین تولید شود. به جز برخی استثنائات، یک کدون سه نوکلئوتیدی در دنباله اسید نوکلئیک، یک اسید آمینه مشخص و واحد را می‌سازد. به عبارتی ساده‌تر یعنی: کدون‌ها دستورالعمل‌هایی از یک ژن هستند که به سلول می‌گویند چگونه یک پروتئین خاص را بسازد. اکثریت قریب به اتفاق ژن‌ها با یک طرح واحد رمزگذاری می‌شوند (جدول کدون RNA را ببینید). این طرح اغلب به عنوان کد ژنتیکی معمولی یا استاندارد یا فقط کد ژنتیکی نامیده می‌شود، اگرچه کدهای متفاوتی (مانند میتوکندری) وجود دارد.
کدون های استاندارد کدامند؟
در عکس زیر می‌توانید کدهای ژنتیکی استاندارد را مشاهده نمایید:
جمع بندی کدهای ژنتیکی
کد ژنتیکی به دستورالعمل‌های موجود در یک ژن اشاره دارد که به سلول می‌گوید چگونه یک پروتئین خاص بسازد. کد هر ژن از چهار پایه نوکلئوتیدی DNA استفاده می‌کند که عبارت هستند از: آدنین (A)، سیتوزین (C)، گوانین (G) و تیمین (T). هر کدام از ژن‌ها از چهار پایگاه نوکلئوتیدی DNA به روش‌های مختلف استفاده می‌کنند تا «کدون‌های» سه حرفی را تولیدکنند که مشخص شود کدام اسید آمینه در هر قسمت از پروتئین باید حضور داشته باشد.
نویسنده و مترجم: دکتر سارا فرخی مشاور ژنتیک
