遺傳密碼(genetic code)
DNA和RNA只用四個字母書寫——鹼基A、U(或T)、G和C——可蛋白質卻由二十種不同的胺基酸搭成。於是就有了一個翻譯難題:只用四個字母,怎麼拼出二十樣東西?遺傳密碼就是破解這道題的字典。它是一套規則,規定哪一串RNA字母代表哪一種胺基酸。
這套密碼以三字母為單位。信使RNA上每連續三個鹼基構成一個密碼子,每個密碼子指定一種胺基酸(或一個「終止」訊號)。從四種可能中取三個字母,共有 4 x 4 x 4 = 64 個可能的密碼子——遠超所需的二十種胺基酸,因此大多數胺基酸由不止一個密碼子拼寫。其中一個密碼子AUG身兼兩職,既是通用的「起始」,也編碼甲硫胺酸;另有三個密碼子(UAA、UAG、UGA)不拼任何胺基酸,而表示「到此為止」。密碼嚴格按順序閱讀,絕不跳讀也不重疊,且從一個固定的起點開始——因此同一串字母,若早讀或晚讀一個鹼基,含義便截然不同。
這套密碼是中心法則最後一支箭頭 RNA -> 蛋白質 的樞紐。它的非凡之處在於近乎通用:一個細菌、一根香蕉、一頭藍鯨和你,用的基本上是同一本字典,所以人類的基因放進細菌裡依然能造出正確的蛋白質——這正是整個生物技術產業的根基。不過這套密碼並非化學定律;並沒有物理理由規定CUG「必須」意為亮胺酸。它是一樁被凍結的歷史偶然,深深鎖死,以至於生命在數十億年裡幾乎都無法改動它。
RNA 5'-AUG GGC UCA-3' 讀作三個密碼子:AUG(起始 / 甲硫胺酸)、GGC(甘胺酸)、UCA(絲胺酸)。細胞會據此搭出肽段 Met-Gly-Ser,再繼續看後面是什麼。
每個三鹼基的密碼子指定一種胺基酸;細胞從起始密碼子開始按順序讀取。
遺傳密碼是一套「編碼」,而非化學:它由tRNA和酶來解讀,而非靠mRNA密碼子與胺基酸之間任何直接的吸引。改換這些解讀者,便改變了密碼的含義。