تتكون الشيفرة الجينية لدى كل الكائنات من عدة كودونات أو ثلاثيات من الأسس الآزوتية. تطور الكودون عبر الزمن ليصبح بشكله الحالي بحيث تكون الأخطاء في الترميز أقل ما يمكن. يوجد 64 كودون في الشيفرة الوراثية، تأتي هذه الكودونات في الحموض النووية من التبديلات المختلفة لأربع أسس آزوتية.
لتشفير حمض أميني واحد نحتاج إلى أكثر من كودون، وبناءً على ذلك، يمكن لـ 61 من أصل 64 كودون أن تشفر الأحماض الأمينية.
يوجد في الشيفرة الجينية علامتا ترقيم تسميان بكودونيّ البدء والتوقف. ينظمان بدء اصطناع البروتين وانتهاءه في جميع العضيات.
إطارات القراءة
توجد عدة طرق لقراءة الشيفرة الجينية وذلك يختلف بحسب الموقع الذي تبدأ منه القراءة. مثلًا، إذا كان تسلسل الأسس الآزوتية كالتالي: GGGAAACCC، يمكن بدء القراءة من الأساس G الأول ، وبالتالي سيكون لدينا ثلاث روامز: GGGو AAA و وCCC. أما إذا بدأت القراءة من الأساس G الثاني، ستحوي السلسلة كودونين GGA وAAC. وإذا بدأت من الأساس G الثالث سيكون لدينا كودونان فقط كذلك هما GAA وACC.
بناء على ما سبق، توجد ثلاث طرق لقراءة الشيفرة لكل طاق من الحمض النووي. تعرف هذه الطرق المختلفة لقراءة تسلسل النكليوتيدات بإطار القراءة. ينتج كل إطار قراءة سلسلة مختلفة من الأحماض الأمينية ومن ثم بروتينًا مختلفًا. بالتالي، توجد ست إطارات قراءة ممكنة في الحمض النووي ثنائي الطاق.
كودونات البدء
يسمى AUG كودون البدء إذ إنه أول كودون يترجم لحمض أميني في الرنا المرسال المنسوخ. يعد AUG كودون البدء الأكثر شيوعًا وهو يشفر للحمض الأميني الميثيونين في حقيقيات النوى وفورميل الميثيونين في بدائيات النوى. في أثناء اصطناع البروتينات، يتعرف الرنا الناقل على كودون البدء AUG بمساعدة بعض عوامل البدء ويبدأ بترجمة الرنا المرسال.
توجد كودونات بدء بديلة في كل من حقيقيات وبدائيات النوى، وهي عادة ما ترمز لحمض أميني آخر غير الميثيونين، لكن عندما تؤدي دور كودونات بدء فهي ترمز للميثيونين بسبب استخدام رنا ناقل بادئ مختلف.
نادرًا ما توجد كودونات بدء غير AUG في جينومات حقيقيات النوى. بصرف النظر عن كودون الميثيونين المعتاد هذا، يمكن أن تبدأ خلايا الثدييات الترجمة بالحمض الأميني اللوسين بمساعدة leucyl-tRNA الذي يقابل الكودون CUG. تستخدم جينومات المتقدرات الكودونين AUA وAUU لدى البشر والكودونين GUG وUUG لدى بدائيات النوى كودونات بدء بديلة.
في بدائيات النوى، تستخدم جرثومة الإشريكية القولونية الكودون AUG بنسبة 83% و GUG بنسبة 14% وUUG بنسبة 3% كودونات بدء. في مشغل اللاكتوز lac (المشغِّل هو منطقة من الحمض النووي تحوي مجموعة من المورثات المتجاورة التي تُنسخ معًا) لدى الإشريكية القولونية، لا تحتوي المناطق المرمزة لكل من المورثتين lacA وlacI على كودون البدء AUG بل تستخدمان عوضًا عنه UUG وGUG على الترتيب.
كودونات التوقف
يوجد ثلاث كودونات للتوقف في الشيفرة الجينية: UAG و UAA و UGA. تشير هذه الكودونات إلى نهاية سلسلة البولي ببتيد خلال الترجمة. تعرف هذه الكودونات كذلك بالكودونات الهرائية أو الكودونات الانتهائية وهي لا ترمز لأي حمض أميني.
يطلق على كودون الانتهاء (UAG) اسم أمبر Amber ويعني الكهرمان. اكتُشف هذا الكودون على يد العالمين تشارلز ستينبيرغ وريتشارد ابشتاين، وقد أطلقوا عليه اسم Amber تيمنًا باسم العائلة لصديقهم هاريس بيرنشتين، والذي يعني بالألمانية الكهرمان. سمي كودوني التوقف الآخرين (UGA) و(UAA) أوبال opal والذي يعني أعبل (الأعبل هي حجارة بيضاء) وأوكر ochre ويعني لون الطين، وذلك للحفاظ على سمة “أسماء الألوان”.
في أثناء اصطناع البروتين، تؤدي كودونات التوقف إلى تحرير سلسلة عديد الببتيد من الريبوزوم. يحدث ذلك بسبب عدم وجود جزيئات رنا ناقل تحوي كودونات معاكسة متممة لكودونات التوقف.
اقرأ أيضًا:
قواعد خفية في علم الوراثة عن كيفية بدء الحياة على الأرض: كيف تُرجمت الجينات لأوّل مرة إلى بروتينات؟
ترجمة: تيماء الخطيب
تدقيق: يمنى عيسى
