2) триплет (+)
3) тРНК
4) аминокислота
Функциональной единицей генетического кода является триплет нуклеотидов, или кодон. При трансляции рибосома считывает последовательность матричной РНК в направлении 5′→3′ группами по три нуклеотида; каждый кодон определяет включение конкретной аминокислоты в полипептид либо подаёт сигнал прекращения синтеза. Один нуклеотид не обладает достаточной информационной ёмкостью для такого соответствия, тогда как сочетание трёх нуклеотидов образует 64 возможных кодона.
Из 64 кодонов 61 являются смысловыми и кодируют 20 протеиногенных аминокислот, поэтому генетический код характеризуется вырожденностью: одну аминокислоту могут обозначать несколько различных кодонов. Три кодона — UAA, UAG и UGA — не кодируют аминокислот и выполняют функцию сигналов терминации трансляции. Стартовый кодон AUG кодирует метионин и одновременно определяет начало считывания открытой рамки трансляции.
Реализация кодон-аминокислотного соответствия обеспечивается тРНК: её антикодон комплементарно взаимодействует с кодоном мРНК, а аминокислоту присоединяет соответствующая аминоацил-тРНК-синтетаза. Поэтому тРНК является адапторной молекулой, а аминокислота — продуктом расшифровки генетической информации, но ни одна из них не является функциональной единицей кода. Нарушение последовательности или рамки считывания кодонов может изменять структуру и функцию синтезируемого белка.
| Элемент | Структурная характеристика | Функциональное значение |
|---|---|---|
| Нуклеотид | Мономер нуклеиновой кислоты; в мРНК используются A, U, G и C | Составная часть кодона, самостоятельно аминокислоту не определяет |
| Триплет (кодон) | Последовательность из трёх нуклеотидов мРНК | Функциональная единица генетического кода; задаёт аминокислоту или сигнал остановки |
| Смысловой кодон | Один из 61 кодона, кодирующих аминокислоты | Обеспечивает включение определённой аминокислоты в полипептид |
| Стартовый кодон AUG | Кодон метионина, распознаваемый в начале открытой рамки считывания | Инициирует трансляцию и задаёт правильную рамку считывания |
| Стоп-кодоны UAA, UAG, UGA | Не имеют соответствующей аминокислоты | Прекращают трансляцию с участием факторов терминации |
| тРНК | Содержит антикодон и участок присоединения аминокислоты | Распознаёт кодон и доставляет соответствующую аминокислоту к рибосоме |
| Аминокислота | Мономер белковой цепи | Включается в полипептид после декодирования кодона |
Мутация в пределах кодона может быть синонимической, миссенс- или нонсенс-мутацией в зависимости от её влияния на аминокислотную последовательность и сигнал терминации. Вставка или делеция числа нуклеотидов, не кратного трём, вызывает сдвиг рамки считывания и обычно изменяет все последующие кодоны. Таким образом, триплетный принцип обеспечивает однозначное чтение генетической информации при сохранении вырожденности кода. Этот принцип имеет значение для интерпретации молекулярно-генетических исследований и оценки последствий вариантов ДНК.