Stopcodon

AlsStopcodonoderTerminationscodon,auchNonsense-Codon,wird in derGenetikeinCodonderRibonukleinsäure(RNA) bezeichnet, für das keine zugehörigetRNA(transfer-RNA) vorliegt und das daher das Ende einer Sequenz vonNukleotidendarstellt, die anRibosomenin die Sequenz vonAminosäureneinesPolypeptidsübersetzt werden können.

Ein Stopcodon bestimmt damit das Ende einesLeserahmens,der dieBiosyntheseeinesProteinserlaubt, und ist somit notwendige Bedingung für einencodierendenNukleinsäureabschnitt. DasBasentripletteines Stopcodons auf einermRNA(messenger-RNA) führt bei derProteinbiosynthesein einerZellezum Abbruch derTranslationund markiert so – ähnlich dem Punkt am Ende einer Wortfolge bei einem Satz – das Ende der für ein Protein codierenden Nukleotidsequenz und damit dessen Satz an zu verbindendenAminosäuren.Das Gegenstück zum Stopcodon ist dasStartcodonzu Anfang dieser Nukleotidsequenz, wo die Translation beginnt.

Schematische Darstellung einesDNA-Doppelstrangs, dessen Genregion für dieTranskriptionentwunden und in zwei einzelsträngige Abschnitte getrennt ist. Auf dem oben gezeigten Nichtmatrizenstrang der DNA liegt zwischen „Start “und „Stop “eineBasensequenz,komplementär zu der des Matrizenstrangs (unten). An diesemcodogenenDNA-Strang alsMatrizewird mithilfe derRNA-PolymeraseeinRNA-Strang als Transkript aufgebaut, der zur messenger-RNA wird. Im Beispiel kann dieNukleotidsequenzdiesermRNAdann als eine Reihe vonBasentriplettsimLeserahmenbeginnend mit demStartcodonfolgendeCodonsenthalten:
AUGACGGAUCAGCCGCAAGCGGAAUUGGCGACAUAA.Das letzte ist das Stopcodon.

Drei aufeinander folgendeNukleinbasen,ein Triplett, bilden die kleinste bedeutungstragende Einheit desgenetischen Codes,ein Codon genannt. Jedes Basentriplett innerhalb einesoffenen Leserahmenscodiert für eine derproteinogenen Aminosäuren,aus denen eine Polypeptidkette aufgebaut wird, ein Triplett der Stopcodons nicht. Diese codieren für keine Aminosäure, da keine zugehörige tRNA zu diesen Codons vorliegt, sondern sie definieren das Ende eines Leserahmens und somit bei der Translation das Ende der Synthese einer Polypeptidkette für ein Protein.

Neben den 61 für Aminosäuren codierenden Basentripletts des genetischen Standard-Codes gibt es drei Kombinationen von Nukleinbasen, mit denen die Translationterminiertwerden kann; diese Stopcodons sind auf dermRNA

• UAGmit UAG =Uracil–Adenin–Guanin
• UGAmit UGA = Uracil – Guanin – Adenin
• UAAmit UAA = Uracil – Adenin – Adenin

Die beiden ersteren Codons können in manchen Organismen unter besonderen Bedingungen auch so interpretiert werden, dass sie jeweils für eine Aminosäure codieren. Voraussetzung dafür ist, dass eine mit der jeweiligen Aminosäure beladenetRNAvorliegt, derenAnticodon-Region an das Codon auf der mRNA bindet. Für die Unterscheidung zum üblichen Stopcodon sind dann zusätzlich noch weitere Umstände nötig, etwa bestimmte Nukleotidsequenzen in der Nachbarschaft bzw. besondere RNA-Strukturen wieHaarnadelbildungen.Bei einigen Lebewesen sind derartige Bedingungen so gegeben, dass das CodonUAGauch in die AminosäurePyrrolysintranslatiert werden kann, oder das CodonUGAin die AminosäureSelenocystein.Diese beiden zählen daher – neben denkanonischenzwanzig – ebenfalls zu den natürlich auftretenden genetisch codierten proteinogenen Aminosäuren.

Die Rolle vonnonsense-Mutationen, bei denen ein Stopcodon entsteht, konnte in den 1960er Jahren aufgeklärt werden. In diesem Zusammenhang wurde das Basentriplett UAG nach einem Mitglied der Forschergruppe, Harris Bernstein,amber(bernsteinfarben) genannt.In der Folge wurde das Triplett UAA alsochre(ockerfarben) und das Triplett UGA alsopal(opalfarben) bezeichnet.Diese Namen sind eineAnspielung,da dieFarbenphysikalisch und chemisch nichts mit den Basentripletts zu tun haben.

Mutanten

Bakterienmutanten, deren mRNA das durchPunktmutationentstandene CodonUAGenthält, werden auchamber-Mutanten genannt.Eine kompensatorische Mutation in einem tRNA-Gen kann das proteinsynthetisierende System hier dazu befähigen, dieses Codon alssense-Codon zu interpretieren. Mit dem entsprechenden tRNA-Gen im Genom eines Organismus kann das CodonUAGdann in eine (proteinogene) Aminosäure translatiert werden.

Führen Punktmutationen zu einem Stopcodon (sogenanntenonsense-Mutation), resultiert daraus in der Regel ein verkürztes Protein (trunkierende Mutation), sofern die Mutation nicht innerhalb einesIntronsliegt, das beimSpleißenwegfällt. Für die Umwandlung des StartcodonsAUGin ein Stopcodon wären im Fall vonUAGzwei treffende Punktmutationen nötig, beiUGAundUAAdrei.

Weblinks

Wiktionary: Stopcodon– Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen