Příklad - Translace, genetický kód

Zadání 1:

Máte zadaný úsek vlákna mRNA. Proveďte translaci a zapište vzniklou sekvenci aminokyselin.

5' G A A A C C C U U 3'

Řešení:

Teorie je uvedena především v kapitole Translace.

Translace probíhá na ribozomech, kde je matrice (vlákno mRNA) čtena ve směru 5' → 3'. Bylo zjištěno že genetický kód je tripletový, což znamená, že o zařazení jedné konkrétní aminokyseliny rozhoduje vždy trojice sousedních nukleotidů. Tyto trojice na mRNA označujeme jako kodony. Aminokyseliny jsou na místo proteosyntézy přinášeny navázané na molekuly tRNA. Molekuly tRNA mají ve své sekvenci zařazen triplet bází, který je komplementární k určitému tripletu - kodonu na mRNA. Tento triplet na tRNA se označuje jako antikodon. Párování kodon - antikodon pak zajišťuje správné zařazování aminokyselin v závislosti na čtené matrici mRNA.

Úkol snadno vyřešíme pomocí tabulky genetického kódu, která k určitým tripletům přiřazuje kódované aminokyseliny. Mějte na paměti, že tyto tabulky odpovídají kodonům na mRNA, která je "čtena" ve směru 5' → 3'.

Dále si všimneme, že translaci zahajuje iniciační kodon AUG (zároveň kóduje methionin) a ukončují ji kodony terminační - UAA, UAG a UGA. Těmi se pro začátek nebudeme v tomto příkladu zabývat a provedeme pouze přepis "zleva do prava" dle tabulky genetického kódu. Stačí použít zkratky příslušných aminokyselin a u polypeptidového řetězce se již neoznačuje 5' a 3' konec (má smysl pouze u nukleových kyselin).

Výsledek:

glu - thr - leu

Zadání 2:

Máte zadané paměťové vlákno DNA. Napište sekvenci mRNA, vzniklé transkripcí tohoto genu a proveďte jeho translaci.

3' T T T A G T G G A T A C A C G 5'

Řešení:

Teorie a řešení přepisu z DNA do RNA je uvedena v příkladu 2. Proto se zde nebudu opakovat a pouze připomenu dbát na zapsání správné orientace řetězců. V příkladu si všimněte, že pokud jednoduše "pod sebe" napíšete paměťové vlákno DNA, pracovní vlákno DNA a vlákno mRNA - potom má mRNA polarizaci 3' → 5'. To samo o sobě nevadí, ovšem je nutno si uvědomit, že translace probíhá ve směru opačném! Proto je nutné postupovat v tomto případě zprava doleva - nebo si pro názornost přepsat mRNA do správné polarizace (více než správné se hodí slovo "pohodlné"). Potom již není problém pomocí tabulky genetického kódu napsat sekvenci aminokyselin. Všimněte si, že vznikne řetězec pouhých tří aminokyselin - čtvrtý triplet je totiž terminační a ukončí tak translaci.

Výsledek:

3' T T T A G T G G A T A C A C G 5' DNA - paměťové vlákno

5' A A A T C A C C T A T G T G C 3' DNA - pracovní vlákno

3' U U U A G U G G A U A C A C G 5' mRNA

5' G C A C A U A G G U G A U U U 3' správně orientovaná mRNA

ala - his - arg vzniklý tripeptid

Zadání 3:

Proveďte translaci cirkulární mRNA, která je tvořena 13 nukleotidy o této sekvenci:

a) A U G A A A A A A A A A A

b) A U G C C C C C C C C C C

Tedy tripletem AUG a dále sekvencí 10 stejných nukleotidů.

Zapište sekvenci aminokyselin takto vzniklého polypeptidu.

Řešení:

Vtipem těchto hypotetických příkladů je, že v této kruhové sekvenci je iniciační triplet (AUG), od kterého je zahájena transkripce a to do té doby, než dojde na terminační triplet. Pokud na něj nedojde, potom probíhá translace do nekonečna :-)

V prvním případě potom budeme překládat tuto sekvenci:

AUG-AAA-AAA-AAA-AAU-GAA-AAA-AAA-AAA-UGA

Ve druhém potom tuto sekvenci:

AUG-CCC-CCC-CCC-CAU-GCC-CCC-CCC-CCA-UGC-CCC-CCC-CCC-AUG

Všimněte si, že v prvním případě bude translace zastavena terminačním tripletem UGA. Ve druhém případě však během translace na terminační triplet nikdy nenarazíme (všimněte si, že se opět vracíme k počátečnímu - tj. iniciačnímu tripletu AUG).