Der universelle Code – nahezu

DAls ein mögliches Argument für die gemeinsame Abstammung aller Lebewesen von einer Urgemeinschaft wird immer wieder auf die Universalität des genetischen Codes hingewiesen (Woese 1967). Das heißt die Erbinformation ist in Bakterien auf die gleiche Weise verschlüsselt wie z.B. in Säugetieren. Der genetische Code hat vier Buchstaben (A, C, G und T), die jeweils zu dreien ein sogenanntes Codon bilden. Jedes mögliche Codon steht nun entweder für eine Aminosäure (GGG zum Beispiel für Glycin) oder für den Startpunkt der Proteinkette (ATG) oder für den Endpunkt (hier sind es drei: TGA, TAG und TAA). Es stellte sich aber bald heraus, daß der Code doch nicht ganz so universell ist, wie zuerst angenommen. Es gibt etliche Abweichungen vom sogenannten „Standard-Code“ (Fox 1987). Beispielsweise codiert in einer Hefe namens Picha farinosa CTG nicht für die Aminosäure Leucin, sondern für Serin (Suzuki et al. 2002). Nun wurde kürzlich eine weitere interessante Abweichung entdeckt. In dem Archaebacterium Methanosarcina barkeri bezeichnet das Codon TAG nicht das Ende eine Proteins, sondern wird für eine neue, bislang unbekannte Aminosäure verwendet. Diese neue entdeckte Aminosäure wurde Pyrrolysin getauft (Hao et al. 2002; Srinivasan et al. 2002). Einen ähnlichen Fall hatte man vor mehr als zehn Jahren entdeckt, bei dem das TGA-Stopcodon für die seltene Aminosäure Selenocystein verwendet wird (Lee et al. 1989). Die „Umprogrammierung“ des TAG-Stopcodons auf Selenocystein gibt es sowohl in Bakterien als auch in Menschen, während das neubeschriebene Pyrrolysin bislang nur in Archaea entdeckt wurde. Ob nun Abweichungen vom Standard-Code das Argument einer gemeinsamen Abstammung in Frage stellen ist nicht klar. Schließlich ist es Forschern 1998 gelungen, in Bakterien einzelne Codons des universalen Codes umzuprogrammieren. So codiert AUA beispielsweise für Isoleucin, nach der Umprogrammierung aber für Cystein, eine völlig andere Aminosäure. Überraschenderweise waren die veränderten Bakterien voll lebensfähig (Döhring et al. 1998). Man würde intuitiv eher vermuten, daß ein solch drastischer Eingriff, der alle solche Proteine betrifft die Isoleucin (codiert durch AUA) enthalten, stärkere, wenn nicht gar tödliche Auswirkungen auf die Organismen hätte. Weitere Forschungen müssen zeigen, ob alle bekannten Abweichungen vom genetischen Standard-Code im Rahmen einer Evolutionstheorie gedeutet werden können.

KN

[Döhring V & Malière P (1998) Reassigning cysteine in the genetic code of Escherichia coli. Genetics 150, 543-551. Fox DT (1987) Natural variation in the genetic code. Annu. Rev. Genet. 21, 67-91. Hao B, Gong, W, Ferguson TK, James CM, Krzycki JA & Chan MK (2002) A new UAG-encoded residue in the structure of a methanogen methyltransferase. Science 296, 1462-1466. Lee BJ, Worland PJ, Davis JN, Stadtman TC & Hatfield DL (1989) Identification of a selenocysteyl-tRNA(Ser) in mammalian cells that recognizes the nonsense codon, UGA. J. Biol. Chem. 264, 9724-9727. Srinivasan G, James CM & Krzycki JA (2002) Pyrrolysine encoded by UAG in Archaea: charging of a UAG-decoding specialized tRNA. Science 296, 1459-1462. Suzuki C, Kashiwagi T & Hirayama K (2002) Alternative CUG codon usage (Ser for Leu) in Pichia farinosa and the effect of a mutated killer gene in Saccharomyces cerevisiae. Protein Eng. 15, 251-255. Woese CR (1967) The genetic code. Molecular basis for genetic expression. New York.]