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Wobble-Hypothese



Die Wobble-Hypothese (engl. to wobble = wackeln, schaukeln, schwanken) bzw. Wackelbasen-Hypothese ist eine Erklärung für die Beobachtung, dass der genetische Code ein degenerierter Code ist und nicht mehr als 41 verschiedene tRNAs in einer Zelle existieren.

Die Hypothese wurde 1966 von Francis Crick formuliert.

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Inhaltsverzeichnis

Vorüberlegungen

Mit den vier Basen Adenin (A), Cytosin (C), Guanin (G) und Uracil (U) lassen sich 64 verschiedene Tripletts bilden. Drei dieser Tripletts werden bei der Translation als Stopp-Signal interpretiert, die übrigen 61 codieren Aminosäuren. Da aber nur 21 Aminosäuren (einschließlich Selenocystein) vorkommen, kann eine Aminosäure durch verschiedene Codon-Tripletts (Synonyma) codiert werden: Bei Arginin und Leucin existieren jeweils 6 synonyme Tripletts, bei den übrigen Aminosäuren 4, 2 oder eins (Methionin). Isoleucin codieren 3 Synonyma und Tryptophan nur ein Triplett. Diese synonymen Triplett-Codons der mRNA unterscheiden sich in der Regel an der 3. Stelle. Damit reduziert sich die Zahl der durch eine tRNA zu unterscheidenden Tripletts auf 30. Die höhere Zahl an tRNAs kommt dadurch zustande, dass für einige Synonyma verschiedene tRNAs exisitieren können.

Codon-Anticodon-Bindung

Nach Crick erfolgt die Basen-Paarung zwischen dem Codon-Triplett der mRNA und dem Anticodon-Triplett der tRNA nur bei der 1. und 2. Base der mRNA durch eine feste Wasserstoffbrückenbindung. Die Bindung der 3. Base ist schwächer und kann auch zu Nicht-Watson-Crick-Paarungen führen. Damit diese Paarungen möglich sind, müssen die Basen aus ihrer Position am Ribosom während der Translation „herauswackeln“. Diese Paarungen werden deshalb als „Wobble-Paarungen“ bezeichnet (siehe Basenpaar). Crick stellte aus den Anticodon-Sequenzen die Liste der folgenden „Wobble-Paarungen“ zusammen:

mRNA Codon 3. Base tRNA Anticodon 1. Base
GC
UA
A, auch GU, Ψ
C, auch UG
U, C, oder AI

(Zu den Sonderformen der Basen siehe Artikel tRNA)

Damit kann eine t-RNA an verschiedene Codon-Tripletts gebunden werden. Es werden nicht für alle 61 Aminosäure-codierende mRNA-Codons tRNAs benötigt. Tatsächlich finden sich bei den verschiedenen Organismen meist 30 bis 41 verschiedene t-RNA-Moleküle (beim Menschen 31, in Mitochondrien nur 22[1]). Die Bedeutung der Wobble Base kann in einem Kompromiss zwischen Schnelligkeit und Sicherheit bei der Proteinsynthese liegen.

Beispiele:

Aminosäure   Codon der mRNA: Anticodon der tRNA:
AlanintRNAala5’-GCx-3’ mit x = A, U, oder C3’-CGI-5’
CysteintRNAmet5’-UGx-3’ mit x = U oder C3’-AGA-5’
Methionin (bei E. coli)tRNAmet5’-AUG-3’3’-UAC+-5’
PhenylalanintRNAphe5’-UUx-3’ mit x = U oder C3’-AAGm-5’
SerintRNAser5’-UCx-3’ mit x = A, U, oder C3’-AGI-5’
TyrosintRNAtyr5’-UAx-3’ mit x = U oder C3’-AΨG-5’
ValintRNAval5’-GUx-3’ mit x = A, U, oder C3’-CAX-5’

Einzelnachweise

  1. Florian Horn et al.: Biochemie des Menschen, 3. Auflage, Thieme Verlag, Stuttgart 2005, ISBN 3-13-130883-4, S.287

Literatur

  • Crick FH.J Mol Biol. 1966 Aug;19(2):548-55. Codon--anticodon pairing: the wobble hypothesis.
 
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