Stopcodon
Als Stopcodon oder Terminationscodon, auch Nonsense-Codon, wird in der Genetik ein Codon der Desoxyribonukleinsäure (DNA) beziehungsweise der Ribonukleinsäure (RNA) bezeichnet, für das keine zugehörige tRNA (Transfer-RNA) vorliegt und das daher das Ende einer Sequenz von Nukleotiden darstellt, die von Ribosomen in die Sequenz von Aminosäuren eines Polypeptids übersetzt werden können.
Ein Stopcodon bestimmt damit das Ende eines Leserahmens, der die Biosynthese eines Proteins erlaubt, und ist somit notwendige Bedingung für einen codierenden Nukleinsäureabschnitt. Das Basentriplett eines Stopcodons auf einer mRNA (Boten-RNA) führt bei der Proteinbiosynthese in einer Zelle zum Abbruch der Translation und 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 verbindenden Aminosäuren. Das Gegenstück zum Stopcodon ist das Startcodon zu Anfang dieser Nukleotidsequenz, wo die Translation beginnt.
Drei aufeinander folgende Nukleinbasen, ein Triplett, bilden die kleinste bedeutungstragende Einheit des genetischen Codes, ein Codon genannt. Jedes Basentriplett innerhalb eines offenen Leserahmens codiert für eine der proteinogenen Aminosäuren, aus denen eine Polypeptidkette aufgebaut wird – mit Ausnahme der Stopcodons. 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 Translation terminiert werden kann; diese Stopcodons sind
UAGmit UAG = Uracil – Adenin – GuaninUGAmit UGA = Uracil – Guanin – AdeninUAAmit 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 beladene tRNA vorliegt, deren Anticodon-Region an das Codon auf der m-RNA bindet. Für die Unterscheidung zum üblichen Stopcodon sind dann zusätzlich noch weitere Umstände nötig, etwa bestimmte Nukleotidsequenzen in der Nachbarschaft bzw. besondere RNA-Strukturen wie Haarnadelbildungen. Bei einigen Lebewesen sind derartige Bedingungen so gegeben, dass das Codon UAG auch in die Aminosäure Pyrrolysin translatiert werden kann, oder das Codon UGA in die Aminosäure Selenocystein. Diese beiden zählen daher – neben den kanonischen zwanzig – ebenfalls zu den natürlich auftretenden genetisch codierten proteinogenen Aminosäuren.
Das Basentriplett UAG wurde nach Harris Bernstein als amber (bernsteinfarben) bezeichnet.[1] In der Folge wurde das Triplet UAA als ochre (ockerfarben) und das Triplet UGA als opal (opalfarben) bezeichnet. Diese Namen sind eine Allusion, da die Farben nichts mit den Basentripletts zu tun haben.
Mutanten
Bakterienmutanten, deren mRNA das durch Punktmutation entstandene Codon UAG enthält, werden auch Ambermutanten genannt. Eine kompensatorische Suppressormutation in der tRNA kann das proteinsynthetisierende System hier dazu befähigen, dieses Codon als Sense-Codon zu interpretieren. Mit dem entsprechenden tRNA-Gen im Genom eines Organismus kann das Codon UAG dann in eine (proteinogene) Aminosäure translatiert werden.
Führen Punktmutationen zu einem Stopcodon, resultiert daraus in der Regel ein verkürztes Protein, sofern nicht ein Intron oder ein nicht für Protein codierender DNA-Abschnitt betroffen ist. Für die Umwandlung des Startcodons AUG in ein Stopcodon wären zwei oder drei treffende Punktmutationen nötig.
