三聯體密碼子(codon)
/ KOH-don /
如果說遺傳密碼是一本字典,那麼密碼子就是其中的一個詞。當細胞讀取信使RNA以搭建蛋白質時,它並不是一個鹼基一個鹼基地取,而是三個一組地讀。每這樣三個鹼基為一組就是一個密碼子,它是意義的基本單位。
為什麼偏偏是三個?數一數可能性便知。需要指定的胺基酸有二十種。若一次讀一個鹼基,只有4種含義——遠遠不夠。一次讀兩個,有 4 x 4 = 16 種——對二十種來說仍嫌不足。讀三個則有 4 x 4 x 4 = 64 種,終於足以涵蓋全部二十種且綽綽有餘。所以三聯體是行得通的最短詞長,生命便選定了它。密碼子沿mRNA的5'到3'方向讀取;例如密碼子AUG,就是按這個順序排列的腺嘌呤-尿嘧啶-鳥嘌呤,翻譯時由轉運RNA上互補的三鹼基反密碼子配對識別,從而把正確的胺基酸親手送來。
密碼子的三聯體本質並非一目了然——它是被證明出來的。決定性的證據來自克里克和布倫納:他們發現,給一個基因加上或去掉一兩個鹼基會毀掉蛋白質,但一併加上或去掉三個(或三處各一次的單鹼基插入)卻能恢復出可讀的訊息——這正是若閱讀框以三為步長移動時所應預期的結果。密碼子也解釋了為何單個鹼基的插入如此具有破壞性:那不是一個寫錯的字母,而是一次脫軌,把下游的每一個詞都打亂了。
在mRNA 5'-...AAA UUU GGG...-3' 中,三個密碼子是 AAA(離胺酸)、UUU(苯丙胺酸)和 GGG(甘胺酸)。把閱讀框移過一個鹼基,同樣的字母就變成 ...A AAU UUG GG...,拼出完全不同的胺基酸。
鹼基三個一組地讀取;從哪裡開始讀,決定了出現的是哪些密碼子。
標準遺傳學中的密碼子互不重疊、也不留空隙——每個鹼基恰好屬於一個密碼子。(少數病毒會用重疊閱讀框「作弊」,以便在小基因組裡塞進更多基因,但那是例外。)