遗传密码

将核苷酸的每个三字母密码子映射到氨基酸或终止信号的规则手册，以及破解它的实验。

Definition

遗传密码是信使RNA的64个核苷酸三联体（密码子）与20种标准氨基酸以及翻译终止信号之间的一一对应关系，以固定的阅读框读取以指定蛋白质的序列。

Scope

本主题涵盖遗传密码的结构和特性：其三联体、不重叠、无逗号的读取方式；密码子-氨基酸的分配，包括起始和终止密码子；简并性和摆动（wobble）；阅读框；以及密码子的近乎普遍性及其已知例外。它处理的是密码子本身；读取它的机制在关于核糖体和tRNA的相关主题中有所涵盖。

Core questions

• 如何确定密码子是以不重叠的三联体形式读取的？
• 如何将单个密码子分配给氨基酸？
• 为什么密码子比氨基酸多，以及什么是摆动（wobble）？
• 密码子的普遍性如何，存在哪些例外？

Key theories

三联体、不重叠密码子

遗传信息以连续的三个核苷酸组读取，不重叠，因此确定的阅读框决定了哪些密码子被读取；移码会打乱下游的信息。

简并性和摆动（wobble）

大多数氨基酸由几个同义密码子编码，这些密码子通常共享前两个位置，并且在密码子第三位点的灵活配对（摆动）使得单个tRNA可以读取多个密码子。

Mechanisms

该密码通过在无细胞系统中翻译合成RNA来解码：聚(U)模板指导聚苯丙氨酸的合成，将UUU分配给苯丙氨酸，并通过系统使用明确的聚合物和三联体来分配其余的密码子。这64个密码子包括61个指定氨基酸的有义密码子和3个终止密码子；一个起始密码子也设定了阅读框。简并性使得同义密码子集中，因此第三位点的变化通常是沉默的，而摆动配对（wobble pairing）则节省了所需tRNA的数量。

Clinical relevance

由于阅读框和密码子身份决定蛋白质序列，点突变、无义突变和移码突变对蛋白质产物具有可预测的后果，并构成了许多遗传疾病的基础；此处作为意义呈现，而非临床指导。

History

尼伦伯格（Nirenberg）和马泰（Matthaei）于1961年的聚(U)实验首次确定了密码子；科拉纳（Khorana）的明确聚合物、霍利（Holley）的tRNA测序以及克里克（Crick）的接头和摆动假说完善了密码子，并因此获得了1968年诺贝尔生理学或医学奖。

Key figures

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

Seminal works

• nirenberg1961
• watson2013

Frequently asked questions

有多少个密码子，它们编码什么？

共有64个密码子：61个指定氨基酸，3个是终止信号；其中一个密码子也作为通常的起始密码子，设定阅读框。

什么是摆动（wobble）？

在密码子第三位点发生的灵活碱基配对，使得一个转运RNA能够识别多个同义密码子，从而减少细胞所需的tRNA数量。