Code génétique - Définition
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Codons
Dans le tableau suivant, la rangée indique la première lettre du codon, la colonne indique la seconde et la dernière colonne indique la dernière lettre du codon.
| U | C | A | G | ||||||
| U | UUU | phénylalanine | UCU | sérine | UAU | tyrosine | UGU | cystéine | U |
| UUC | UCC | UAC | UGC | C | |||||
| UUA | leucine | UCA | UAA | stop | UGA | stop/sélénocystéine | A | ||
| UUG | UCG | UAG | UGG | tryptophane | G | ||||
| C | CUU | CCU | proline | CAU | histidine | CGU | arginine | U | |
| CUC | CCC | CAC | CGC | C | |||||
| CUA | CCA | CAA | glutamine | CGA | A | ||||
| CUG | CCG | CAG | CGG | G | |||||
| A | AUU | isoleucine | ACU | thréonine | AAU | asparagine | AGU | sérine | U |
| AUC | ACC | AAC | AGC | C | |||||
| AUA | ACA | AAA | lysine | AGA | arginine | A | |||
| AUG | méthionine/start | ACG | AAG | AGG | G | ||||
| G | GUU | valine | GCU | alanine | GAU | acide aspartique | GGU | glycine | U |
| GUC | GCC | GAC | GGC | C | |||||
| GUA | GCA | GAA | acide glutamique | GGA | A | ||||
| GUG | GCG | GAG | GGG | G | |||||
Tableau inverse
Comme chaque acide aminé d'une protéine est codé par un ou plusieurs codons il est parfois utile de se référer au tableau suivant. Le code à une lettre de chaque acide aminé est indiqué en parenthèses.
| Ala (A) | GCU, GCC, GCA, GCG | Lys (K) | AAA, AAG |
|---|---|---|---|
| Arg (R) | CGU, CGC, CGA, CGG, AGA, AGG | Met (M) | AUG |
| Asn (N) | AAU, AAC | Phe (F) | UUU, UUC |
| Asp (D) | GAU, GAC | Pro (P) | CCU, CCC, CCA, CCG |
| Cys (C) | UGU, UGC | Sec (U) | UGA |
| Gln (Q) | CAA, CAG | Ser (S) | UCU, UCC, UCA, UCG, AGU, AGC |
| Glu (E) | GAA, GAG | Thr (T) | ACU, ACC, ACA, ACG |
| Gly (G) | GGU, GGC, GGA, GGG | Trp (W) | UGG |
| His (H) | CAU, CAC | Tyr (Y) | UAU, UAC |
| Ile (I) | AUU, AUC, AUA | Val (V) | GUU, GUC, GUA, GUG |
| Leu (L) | UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG | ||
| START | AUG | STOP | UAG, UGA, UAA |
Un ARNm et un gène se terminent toujours par un « codon non-sens » aussi appelé « codon-stop », il existe 3 codons-stop (UAG, UAA et UGA). Ceux-ci tiennent le rôle du point en bout de phrase. Le codon UGA peut parfois coder une sélénocystéine, produisant alors une sélénoprotéine.
Son universalité
Principe de base
Ce système de codage entre l'ADN et les acides aminés s'est avéré être utilisé par l'immense majorité des être vivants. De l'homme à la bactérie, ce même code est utilisé. Cette universalité du code est expliquée en termes d'évolution : si le changement d'une base dans l'ADN peut entraîner des changements parfois bénéfiques dans l'être vivant, cela n'est que peu probable dans le cas d'un changement du codage. En effet, cela reviendrait à changer la position des touches d'une machine à écrire d'un dactylographe tapant à l'aveugle : le texte résultant sera fort probablement complètement illisible. Le système de codage est ainsi resté inchangé durant les milliards d'années d'évolution de la vie. On estime généralement qu'il s'est fixé ainsi très tôt dans l'histoire de la vie, probablement avant le dernier ancêtre commun à tous les êtres vivant (baptisé LUCA).
Exceptions
Cette vision des choses est simpliste : si l'immense majorité des organismes vivants aujourd'hui utilisent le code génétique standard, les généticiens ont découvert quelques variantes à ce code. De plus, ces variantes se retrouvent dans les différentes lignées évolutives et consistent en des traductions différentes de quelques codons.
- Le codon CUG, traduit habituellement par la leucine, correspond à la sérine chez de nombreuses espèces de champignons Candida .
- De nombreuses espèces d'algues vertes du genre Acetabularia utilisent les codons-stop UAG et UAA pour coder la glycine.
- De nombreux ciliés, comme Paramecium tetraurelia, Tetrahymena thermophila ou Stylonychia lemnae utilisent les codons UAG et UAA pour coder la glutamine au lieu de stop. Seul UGA est stop chez ces cellules.
- Le cilié Euplotes octocarinatus utilise le codon UGA pour coder la cystéine, ne laissant que UAG et UAA comme stops.
- Dans les trois règnes du vivant, on trouve parfois un 21e acide aminé, la sélénocystéine, codé par le codon UGA (habituellement un codon-stop).
- Dans les archées et les eubactéries, un 22e acide aminé, la pyrrolysine est parfois rencontré, codé par UAG (également habituellement un codon-stop).
Le premier acide aminé incorporé (déterminé par le codon-start AUG) est une méthionine chez la plupart des eucaryotes, plus rarement une valine (chez certains eucaryotes), et une formyl-méthionine chez la plupart des procaryotes. En outre, ce codon d'initiation est parfois GUG ou GUU chez certains procaryotes.
On pense donc aujourd'hui que la vie comptait à l'origine un nombre plus restreint d'acides aminés. Ces acides aminés ont été modifiés et ont vu leur nombre augmenter (par un phénomène similaire à la formation de la sélénocytéine et à la pyrrolysine qui dérivent de la sérine et de la lysine, respectivement, modifiées alors qu'elles sont sur leur ARN de transfert sur le ribosome.) Ces nouveaux acides aminés ont alors utilisé un sous-ensemble des ARN de transfert et leur codage associé. On remarque peut-être des traces de ce phénomène avec la glutamine, qui dans certaines bactéries, dérive du glutamate encore attaché à son ARN de transfert.
Autre exception : le code est parfois ambigu. Ainsi par exemple, le codon UGA peut dans un même organisme (Escherichia coli par exemple) coder tantôt pour le 21ème acide aminé évoqué plus haut (sélénocystéine) ou pour "stop".
Mitochondries
Les variations du code utilisés par les mitochondries sont encore plus nombreuses.
- Dans le génome mitochondrial de la levure de boulanger (Saccharomyces cerevisiaie), la thréonine est codée par 4 des 6 codons correspondant classiquement à la leucine.
- Dans les mitochondries humaines, AUA, comme AUG, code la méthionine et non l'isoleucine.
- Dans les mitochondries humaines, AGA et AGG sont des codons-stop et ne codent pas l'arginine.
- Dans les mitochondries humaines, de la levure de boulanger, de spiroplasmes et de Mycoplasma mollicutes, UGA n'est pas un codon-stop mais code le tryptophane.
