CODICE GENETICO E SOSTITUZIONE DEGLI AMMINOACIDI

Abbiamo visto che il cosiddetto codice genetico degenerato non è in realtà altro che la conseguenza di un codice, da noi definito "entelechico", di natura binaria. Interpretando in chiave binaria anche le caratteristiche chimiche delle catene laterali degli amminoacidi è possibile individuare un ulteriore e preciso codice organico che mette in relazione diretta la sequenza di basi del codice genetico e la relativa sequenza amminoacidica da essa codificata.

A tale scopo si dovrà, in primo luogo, classificare le catene laterali degli amminoacidi in tre categorie:

1) residui amminoacidici idrofobici, impegnati solo in interazioni di Van del Waals in quanto sono non polari e non carichi;
2) residui amminoacidici idrofilici, che tendono a interagire con l'acqua in quanto polari o carichi;
3) residui amfipatici che possiedono carattere sia polare sia non polare.

Stando a Gregory A. Petsko e Dagmar Ringe della Brandeis University di Oxford (cfr. G. A. PETSKO - D. RINGE, "Struttura e funzione delle proteine", Zanichelli, Bologna, 2006, pp. 4 - 5). La classificazione conseguente prevede:

a) amminoacidi idrofobici: alanina, valina, fenilalanina, prolina, leucina, isoleucina;
b) amminoacidi idrofilici: arginina, acido aspartico, acido glutammico, serina, cisteina, asparagina, glutammina, istidina;
c) amminoacidi amfipatici: treonina, lisina, tirosina, metionina, triptofano.

Si noti che la glicina è priva di catena laterale.

Potrà sembrare sorprendente questa classificazione che prevede, ad esempio, la catena laterale carica della lisina come amfipatica, tuttavia essa risulta ampiamente giustificata (ad esempio la già citata catena laterale della lisina ha una lunga parte idrofobica che è spesso coinvolta  in interazioni di Van der Waals con catene laterali idrofobiche).

Pertanto data la nostra tabella del codice genetico degenerato:

  

   

A
 B
 C
 D
A
 
 UUU Phe
 UUC Phe
 UUA Leu
 UUG Leu
 
 UCU Ser
 UCC Ser
 UCA Ser
 UCG Ser
 
 UAU Tyr
 UAC Tyr
 UAA Stop
 UAG Stop
 
 UGU Cys
 UGC Cys
 UGA Stop
 UGG Try
 
U
C
A
G
B
 
 CUU Leu
 CUC Leu
 CUA Leu
 CUG Leu
 
 CCU Pro
 CCC Pro
 CCA Pro
 CCG Pro
 
 CAU His
 CAC His
 CAA Gln
 CAG Gln
 
 CGU Arg
 CGC Arg
 CGA Arg
 CGG Arg
 
U
C
A
G
C
 
 AUU Ile
 AUC Ile
 AUA Ile
 AUG Met/ Start
 
 ACU Thr
 ACC Thr
 ACA Thr
 ACG Thr
 
 AAU Asn
 AAC Asn
 AAA Lys
 AAG Lys
 
 AGU Ser
 AGC Ser
 AGA Arg
 AGG Arg
 
U
C
A
G
D
 
 GUU Val
 GUC Val
 GUA Val
 GUG Val
 
 GCU Ala
 GCC Ala
 GCA Ala
 GCG Ala
 
 GAU Asp
 GAC Asp
 GAA Glu
 GAG Glu
 
 GGU Gly
 GGC Gly
 GGA Gly
 GGG Gly
 
U
C
A
G


ed attribuendo agli amminoacidi  idrofilici il valore binario "0", agli amminoacidi idrofobici il valore binario "1" e agli amminoacidi amfipatici i valori binari "0" e "1". Si ottiene questa nuova tabella

  

   

A
 B
 C
 D
A
 
 UUU Phe 1
 UUC Phe 1
 UUA Leu 1
 UUG Leu 1
 
 UCU Ser 0
 UCC Ser 0
 UCA Ser 0
 UCG Ser 0
 
 UAU Tyr 1/0
 UAC Tyr 1/0
 UAA Stop -
 UAG Stop -
 
 UGU Cys 0
 UGC Cys 0
 UGA Stop -
 UGG Try 1/0
 
U
C
A
G
B
 
 CUU Leu 1
 CUC Leu 1
 CUA Leu 1
 CUG Leu 1
 
 CCU Pro 1
 CCC Pro 1
 CCA Pro 1
 CCG Pro 1
 
 CAU His 0
 CAC His 0
 CAA Gln 0
 CAG Gln 0
 
 CGU Arg 0
 CGC Arg 0
 CGA Arg 0
 CGG Arg 0
 
U
C
A
G
C
 
 AUU Ile 1
 AUC Ile 1
 AUA Ile 1
 AUG Met/ Start 1/0
 
 ACU Thr 1/0
 ACC Thr 1/0
 ACA Thr 1/0
 ACG Thr 1/0
 
 AAU Asn 0
 AAC Asn 0
 AAA Lys 1/0
 AAG Lys 1/0
 
 AGU Ser 0
 AGC Ser 0
 AGA Arg 0
 AGG Arg 0
 
U
C
A
G
D
 
 GUU Val 1
 GUC Val 1
 GUA Val 1
 GUG Val 1
 
 GCU Ala 1
 GCC Ala 1
 GCA Ala 1
 GCG Ala 1
 
 GAU Asp 0
 GAC Asp 0
 GAA Glu 0
 GAG Glu 0
 
 GGU Gly -
 GGC Gly -
 GGA Gly -
 GGG Gly -
 
U
C
A
G


Cambiamenti di una singola base,nella prima posizione del codone, pertanto danno di solito origine a un diverso amminoacido ma con le stesse proprietà chimico - fisiche. Dal punto di vista binario, infatti, gli amminoacidi amfipatici possono comportarsi indifferentemente come "0" e "1" dando luogo alla seguente tabella

  

   

A
 B
 C
 D
A
 1

 0

 0
-
 0
-
 
U
C
A
G
B
 1
 1
 0
 0
 
U
C
A
G
C
 1
 1
 0
 0
 
U
C
A
G
D
 1
 1
 0
 -
 
U
C
A
G


Come si vede, leggendo verticalmente la tabella, appare che la prima colonna è perfettamente speculare alla terza colonna mentre la seconda colonna è sostanzialmente speculare alla quarta colonna:

PRIMA COLONNA vs TERZA COLONNA

1111
0000

SECONDA COLONNA vs QUARTA COLONNA

0111
-000

Da osservare che, in origine (alla luce della nostra riflessione sul codice entelechico), il codone UGA non codificava "stop" ma triptofano (1/0)

Nel caso di cambiamenti di una singola base, nella posizione due del codone, il risultato appare sicuramente meno efficiente, tuttavia gli amminoacidi amfipatici riescono comunque ad assicurare un certo numero di sostituzioni conservative, ad esempio:

  

   

A
 B
 C
 D
A
 1
 0
 0
 0
 
U
C
A
G
B
 1
 1
 0
 0
 
U
C
A
G
C
 1 0
 0
 0
 0
 
U
C
A
G
D
 1
 1
 0
 -
 
U
C
A
G

1^ possibilità

  

   

A
 B
 C
 D
A
 1
 0
 1
 1
0
 
U
C
A
G
B
 1
 1
 0
 0
 
U
C
A
G
C
 1 0
 0
 0
 0
 
U
C
A
G
D
 1
 1
 0
 -
 
U
C
A
G


2^ possibilità

etc.

 In conclusione, dunque, possiamo asserire ulteriormente che il cosiddetto codice genetico degenerato è  tutt'altro che casuale, ma rappresente il risultato di precise regole dettate da una logica riconducibile alla notazione binaria.


Andrea Signorini (maggio 2006)

Sul codice genetico entelechico clicca sotto:
http://it.geocities.com/kenoms3/codice_degenerato_dna.html
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