Le code génétique

L'ensemble de règles qui associe chaque codon de trois nucléotides à un acide aminé ou à un signal d'arrêt, ainsi que les expériences qui ont permis de le déchiffrer.

Definition

Le code génétique est la correspondance entre les 64 triplets de nucléotides (codons) de l'ARN messager et les 20 acides aminés standards, plus les signaux d'arrêt de la traduction, lus dans un cadre fixe pour spécifier la séquence d'une protéine.

Scope

Ce sujet aborde la structure et les propriétés du code génétique : sa lecture par triplets, non chevauchante et sans ponctuation ; les attributions codon-acide aminé, y compris les codons de début et d'arrêt ; la dégénérescence et le 'wobble' (oscillation) ; le cadre de lecture ; et la quasi-universalité du code avec ses exceptions connues. Il traite du code lui-même ; la machinerie qui le lit est couverte dans des sujets complémentaires sur le ribosome et l'ARNt.

Core questions

• Comment a-t-il été établi que le code est lu par triplets non chevauchants ?
• Comment les codons individuels ont-ils été attribués aux acides aminés ?
• Pourquoi le code a-t-il plus de codons que d'acides aminés, et qu'est-ce que le 'wobble' (oscillation) ?
• Quelle est l'universalité du code, et quelles exceptions existent ?

Key theories

Code par triplets non chevauchants

L'information génétique est lue par groupes consécutifs de trois nucléotides sans chevauchement, de sorte qu'un cadre de lecture défini détermine quels codons sont lus ; les décalages de cadre (frameshifts) brouillent le message en aval.

Dégénérescence et 'wobble' (oscillation)

La plupart des acides aminés sont codés par plusieurs codons synonymes qui partagent généralement leurs deux premières positions, et un appariement flexible à la troisième position du codon ('wobble' ou oscillation) permet à un seul ARNt de lire plus d'un codon.

Mechanisms

Le code a été déchiffré en traduisant des ARN synthétiques dans des systèmes acellulaires : une matrice de poly(U) a dirigé la synthèse de polyphénylalanine, attribuant UUU à la phénylalanine, et l'utilisation systématique de polymères et de triplets définis a permis d'attribuer les codons restants. Les 64 codons comprennent 61 codons sens qui spécifient des acides aminés et 3 codons d'arrêt ; un seul codon de début établit également le cadre de lecture. La dégénérescence concentre les codons synonymes de sorte que les changements de la troisième position sont souvent silencieux, et l'appariement par 'wobble' (oscillation) permet d'économiser le nombre d'ARNt nécessaires.

Clinical relevance

Étant donné que le cadre de lecture et l'identité des codons déterminent la séquence des protéines, les mutations ponctuelles, les mutations non-sens et les décalages de cadre (frameshifts) ont des conséquences prévisibles sur les produits protéiques et sont à l'origine de nombreuses affections génétiques ; présenté comme une signification, non comme une directive clinique.

History

L'expérience du poly(U) de Nirenberg et Matthaei en 1961 a permis la première attribution de codon ; les polymères définis de Khorana, le séquençage de l'ARNt par Holley, et les propositions d'adaptateur et de 'wobble' (oscillation) de Crick ont complété le code, reconnu par le prix Nobel de physiologie ou médecine en 1968.

Key figures

• Marshall Nirenberg
• Har Gobind Khorana
• Francis Crick
• Robert Holley

Seminal works

• nirenberg1961
• watson2013

Frequently asked questions

Combien y a-t-il de codons et que codent-ils ?

Il y a 64 codons : 61 spécifient des acides aminés et 3 sont des signaux d'arrêt ; un codon sert également de codon de début habituel, établissant le cadre de lecture.

Qu'est-ce que le 'wobble' (oscillation) ?

Un appariement flexible des bases à la troisième position du codon qui permet à un ARN de transfert de reconnaître plusieurs codons synonymes, réduisant ainsi le nombre d'ARNt dont une cellule a besoin.