Codoni: triplette di nucleotidi per la sintesi proteica

Un codone è una tripletta di nucleotidi lungo il mRNA (RNA messaggero) che codifica l'informazione necessaria all'inserimento di uno specifico amminoacido nel corso della sintesi proteica. L'idea che fosse formato da triplette di nucleotidi era già nota nel 1960, in quanto il codice a 4 lettere del DNA (A,T,G e C) a gruppi di due può dare solo 16 combinazioni (ovvero 4 elevato alla seconda), insufficienti per codificare tutti gli amminoacidi (che sono 20), mentre 4 basi a gruppi di tre possono dare 64 combinazioni (ovvero 4 elevato alla terza).

A questo punto verrebbe da chiedersi: ma se gli amminoacidi sono 20, e le combinazioni 64, a che servono le altre 44 combinazioni? La risposta è che 3 di questi codoni sono definiti codoni di stop, e servono per segnalare la fine della catena polipeptidica, non codificano per nessun amminoacido e sono UAA, UGA, UAG; il codone AUG è il codone di inizio (segna l'inizio della catena polipeptidica), oppure serve a codificare la Metionina se è posto all'interno dei polipeptidi. Gli altri 40, invece, possono codificare per uno stesso amminoacido.

La traduzione, nel corso della sintesi proteica, avviene quando queste triplette di nucleotidi vengono lette in successione senza sovrapposizioni. Il primo codone della sequenza determina un quadro di lettura o reading frame; non esiste punteggiatura tra i codoni di due amminoacidi in successione. In una sequenza casuale di nucleotidi, in media un codone ogni 20 sarà uno stop codon; se invece la sequenza priva di stop codon dura per più di 50 nucleotidi consecutivi allora si parla di quadro di lettura aperto o open reading frame.

La caratteristica più importante del codice genetico è che è degenerato, ovvero che ad un singolo amminoacido può corrispondere più di un codone, ma attenzione, degenerato non significa impreciso: il codice genetico non è ambiguo in quanto un codone non può codificare più di un amminoacido.

Come si è scoperto il codone corrispondente ad un determinato amminoacido? E' grazie agli studi di Nirenberg e Matthaei, risalenti al 1961, che abbiamo la risposta. Incubarono il poliribonucleotide sintetico poliuridilato poli(U) con estratto di E. coli, GTP,ATP ed una miscela di 20 amminoacidi radioattivi in 20 provette diverse; mettendole a reagire, si scoprì che il poli(U) (che può essere considerato una lunga successione di triplette UUU) codificò solo la fenilalanina radioattiva, per cui fu trovata la prima corrispondenza; questo fu l'approccio che poi portò a scoprire le triplette che codificano quasi tutti gli amminoacidi, ma non la sequenza della basi di ciascuna tripletta codificante. Bisogna attendere, fino al 1964, che gli studi di Niremberg e Leder, mediante nuove metodologie, codificassero ben 50 codoni su 64. La codificazione terminò nel 1966 grazie ad ulteriori studi condotti da Khorana.