三联体密码子(codon)
/ KOH-don /
如果说遗传密码是一本字典,那么密码子就是其中的一个词。当细胞读取信使RNA以搭建蛋白质时,它并不是一个碱基一个碱基地取,而是三个一组地读。每这样三个碱基为一组就是一个密码子,它是意义的基本单位。
为什么偏偏是三个?数一数可能性便知。需要指定的氨基酸有二十种。若一次读一个碱基,只有4种含义——远远不够。一次读两个,有 4 x 4 = 16 种——对二十种来说仍嫌不足。读三个则有 4 x 4 x 4 = 64 种,终于足以涵盖全部二十种且绰绰有余。所以三联体是行得通的最短词长,生命便选定了它。密码子沿mRNA的5'到3'方向读取;例如密码子AUG,就是按这个顺序排列的腺嘌呤-尿嘧啶-鸟嘌呤,翻译时由转运RNA上互补的三碱基反密码子配对识别,从而把正确的氨基酸亲手送来。
密码子的三联体本质并非一目了然——它是被证明出来的。决定性的证据来自克里克和布伦纳:他们发现,给一个基因加上或去掉一两个碱基会毁掉蛋白质,但一并加上或去掉三个(或三处各一次的单碱基插入)却能恢复出可读的信息——这正是若阅读框以三为步长移动时所应预期的结果。密码子也解释了为何单个碱基的插入如此具有破坏性:那不是一个写错的字母,而是一次脱轨,把下游的每一个词都打乱了。
在mRNA 5'-...AAA UUU GGG...-3' 中,三个密码子是 AAA(赖氨酸)、UUU(苯丙氨酸)和 GGG(甘氨酸)。把阅读框移过一个碱基,同样的字母就变成 ...A AAU UUG GG...,拼出完全不同的氨基酸。
碱基三个一组地读取;从哪里开始读,决定了出现的是哪些密码子。
标准遗传学中的密码子互不重叠、也不留空隙——每个碱基恰好属于一个密码子。(少数病毒会用重叠阅读框“作弊”,以便在小基因组里塞进更多基因,但那是例外。)