Ein Codon, zwei Aminosäuren! Ganz schön doppeldeutig!

Autor: Fee
Bisher stand unumstösslich fest: Die Triplet-Basen Codons der DNA definieren den Einbau genau einer Aminosäure in das wachsende Protein! Doch auch hier müssen die Regeln wohl neu geschrieben werden. Doch am Ende könnte es die Ausnahme sein, die die Regel bestätigt.
Erstmal eine kurze Einführung für Nicht-Genetiker: Das DNA-Genom besteht aus Desoxyribonukleinsäure, und die eigentlichen Buchstaben dieses Codes sind heterozyklische Nukleobasen, entweder Purine, nämlich Adenin (A) oder Guanin (G), oder Pyrimidine, nämlich Thymin (T) oder Cytosin (C). Und die Abfolge dieser “Basen” ergibt nun die “Schrift” des genetischen Codes. Um nun die enthaltene Information in ein Protein umzuschreiben, wird im Zellkern ein kurzes Messenger Ribonukleinsäuremolekül (mRNA) von der DNA kopiert, das die Informationen des entsprechenden Genes enthält. Dabei wird ein T in ein Uracil (U) umgeschrieben. Dieses mRNA Molekül wird aus dem Zellkern exportiert und im Zytoplasma, an den Proteinsyntheseeinheiten (Ribosomen) in Aminosäureketten umgeschrieben (translatiert). Insgesamt gibt es 20 dieser Aminosäuren. Und dabei codieren immer exakt drei Nukleobasen der mRNA für eine Aminosäure des entstehenden Proteins.

Zumindes dachte man das bisher.
Forscher haben nun in einer marinen Mikrobe, Euplotes crassus, die Ausnahme entdeckt. In ihrem Genom kann ein und derselbe Triplet-Codon für zwei Aminosäuren codieren. Nämlich Cysteine oder Selenocysteine. Das ist das erste Mal, dass eine solche Abweichung beschrieben wurde. Anton Turanov, Alexey Lubanov und Vladimir Gladyshev von der University of Nebraska haben entdeckt, dass Euplotes crassus das UGA Codon zweideutig in die oben genannten Aminosäuren umschreibt, je nachdem an welcher Position im Gen es sich befindet. Normalerweise ist UGA ein Signal, das das Ende eines Proteins kennzeichnet, doch in manchen Organismen wird es auch für die Codierung von Selenocysteine verwendet. Dies wird durch eine sogenannte selenocysteine insertion sequence (SECIS Element) vermittelt, das sich ausserhalb des codierenden Bereiches befindet und diese Abweichung steuert.
Doch Euplotes crassus hat sich da etwas ganz neues ausgedacht (nur eine Redewendung), und variiert die Codierung aufgrund der Position. Ein SECIS Element spielt aber auch hier eine Rolle und reguliert eben diese Doppelcodierung.
Ein Codon, zwei Bedeutungen – ein schönes Beispiel dafür, dass man als Naturwissenschaftler immer bereit sein muss eine Überaschung zu erleben.
Gefunden bei: Not exactly rocket science von Ed Yong
A. A. Turanov, A. V. Lobanov, D. E. Fomenko, H. G. Morrison, M. L. Sogin, L. A. Klobutcher, D. L. Hatfield, V. N. Gladyshev (2009). Genetic Code Supports Targeted Insertion of Two Amino Acids by One Codon Science, 323 (5911), 259-261 DOI: 10.1126/science.1164748

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