Evolution der Redundanz des genetischen Codes

Zusamenfassend

Betrachtet man den genetischen Code, scheint es, dass die meisten Redundanzen eher auf dem dritten Buchstaben als auf dem ersten oder zweiten Buchstaben des Codons liegen. Warum hat es sich so entwickelt?

Längere Version

Um die relative Redundanz zu vergleichen, die jedem Buchstaben des Codons zugeschrieben wird, nehmen wir an, dass jedes Codon mit gleicher Häufigkeit vorkommt. Es ist wahrscheinlich falsch, aber für die Berechnungen nützlich. Die Verwendung von beobachteten Häufigkeiten der Codonverwendung in einer gegebenen Population würde die folgenden Wahrscheinlichkeiten ändern, aber die Frage, warum einige Positionen im Codon mehr Redundanz aufweisen als einige andere, gilt immer noch.

Eine Substitution des ersten Buchstabens des Codons hat eine Wahrscheinlichkeit von 1 2048 ≈ 0,00005 (Stop-Codon) synonym sein. Eine Substitution des zweiten Buchstabens des Codons hat eine Wahrscheinlichkeit 3 256 ≈ 0,012 (Nukleobasen U und G) synonym sein. Eine Substitution des dritten Buchstabens hat eine Wahrscheinlichkeit von genau 2 3 synonym sein.

Wahrscheinlichkeit einer Substitution ist synonym, da sie am ...

  • Erster Brief: 1 2048 ≈ 0,00005
  • Zweiter Buchstabe: 3 256 ≈ 0,012
  • Dritter Buchstabe: 2 3

Warum gibt es mehr Redundanz an der dritten Position als an der zweiten (die mehr Redundanz als die erste Position hat) im Codon?

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Schon mal was von Wackelbasenpaaren gehört? Ich denke, der Grund dafür ist, dass die Bindung von Anticodon an Codon mit Richtung erfolgt, 5'-3' (auf der Codonseite). Wenn die ersten beiden Basen verbunden sind, hat die dritte im Anticodon daher nicht genug Energie, um die Paarung zu unterbrechen, selbst wenn es ist sehr unterschiedlich.

Antworten (1)

Um das Konzept der Wobble-Basenpaarung vollständig zu verstehen, müssen wir die Nukleotidsequenzen der Anti-Codons in den tRNAs betrachten, die den genetischen Code „lesen“ müssen, wenn die mRNA auf dem Ribosom übersetzt wird. Das Nukleotid in der Wobble-Position des Anti-Codons ist beispielsweise oft Inosin. Unter den Regeln für Wobble-Basenpaarung kann ein Inosin potenziell mit drei anderen Nukleotiden eine Basenpaarung eingehen.

In Wirklichkeit bedeutet dies, dass eine Zelle weniger als 63 einzigartige tRNA-Gene verwenden kann, um mRNAs zu entschlüsseln, die Botschaften enthalten, die aus den 63 verschiedenen „Wörtern“ (Codons) bestehen.

In einer aktiven Zelle ist die A-Stelle des Ribosoms, an der die geladene tRNA bindet, die meiste Zeit von der falschen tRNA besetzt (basierend auf dem Massenwirkungsgesetz, bei dem jede geladene tRNA zufällig in die Bindungsstelle diffundieren kann). Mit tRNAs, die mehrere Codons erkennen können (was uns die Wobble-Hypothese bringt), kann jedes gegebene Protein schneller translatiert werden (vorausgesetzt, dass korrekt geladene tRNAs für die Polypeptid-Polymerisationsreaktion limitierend sind).

Das sind also die praktischen Auswirkungen der Tabelle, die Sie präsentiert haben, aber die Erklärung, wie bei den meisten Warum - basierten Fragen zur biologischen Evolution, ist eine Nachrüstung. Die natürliche Auslese kann nur mit den vorhandenen Materialien funktionieren, und wir können daraus schließen, dass in der Zeit, als dieser genetische Code fertiggestellt wurde, die Organismen, die ihn verwendeten, erfolgreicher waren als die anderen. Und der aktuelle Code basiert darauf, wie der vorherige aussah. "Abstieg durch Modifikation" ist die ursprüngliche Beschreibung.

[Hoppla, entschuldigen Sie die pedantische Stimme in dem Teil „Wie die Auswahl funktioniert“, ich habe mir gerade Ihr Profil angesehen und festgestellt, dass Sie mir wahrscheinlich etwas zu diesem Thema beibringen können]

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