Οι γενετικές πληροφορίες ενός οργανισμού εκφράζονται μέσω ενός συστήματος γνωστού ως γενετικός κώδικας, στο οποίο τα κωδικόνια του αγγελιοφόρου ριβονουκλεϊκού οξέος (mRNA) παίζουν σημαντικό ρόλο. Τα κωδικόνια MRNA είναι σύνολα νουκλεοτιδίων που λειτουργούν ως πρότυπο για τη σύνθεση πρωτεϊνών. Αυτό το πρότυπο δημιουργείται μέσω μεταγραφής από δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ (DNA). Το MRNA αλληλεπιδρά αργότερα με το RNA μεταφοράς (tRNA) κατά τη διάρκεια της μετάφρασης, σχηματίζοντας μια πολυπεπτιδική αλυσίδα αμινοξέων. Κάθε κωδικόνιο mRNA αποτελείται από τρεις βάσεις που αντιστοιχούν σε αντίστοιχες βάσεις σε ένα αντικωδικόνιο tRNA, το οποίο με τη σειρά του συνδέεται με ένα συγκεκριμένο αμινοξύ.
Οι αλυσίδες DNA και RNA αποτελούνται από αλυσίδες νουκλεοτιδίων που συνδέονται μεταξύ τους μέσω συμπληρωματικού ζευγαρώματος βάσεων. Οι τέσσερις νουκλεοβάσεις του DNA, που είναι τα βασικά συστατικά των μορίων νουκλεοτιδίων, είναι η αδενίνη (Α), η θυμίνη (Τ), η γουανίνη (G) και η κυτοσίνη (C). Στο RNA, η ουρακίλη (U) αντικαθιστά τη θυμίνη. Η αδενίνη ζευγαρώνει με θυμίνη ή ουρακίλη, ενώ η γουανίνη με κυτοσίνη.
Το MRNA είναι ένα πρότυπο που δημιουργήθηκε από το DNA μέσω μιας διαδικασίας γνωστής ως μεταγραφή. Το ένζυμο RNA πολυμεράση διαχωρίζει τη διπλή έλικα του DNA και συνδυάζει τις μονές αλυσίδες του DNA με συμπληρωματικές βάσεις RNA. Για παράδειγμα, ένα σύνολο βάσεων DNA που διαβάζει AATCAG θα δημιουργήσει ένα σύνολο mRNA που θα διαβάζει UUAGUC. Ο κλώνος mRNA στη συνέχεια σπάει για περαιτέρω επεξεργασία.
Τα οργανίδια που ονομάζονται ριβοσώματα είναι το σημείο μετάφρασης, η διαδικασία με την οποία αποκωδικοποιείται το mRNA σε αντίστοιχη πρωτεΐνη. Σε μετάφραση, το mRNA «διαβάζεται» ως μια σειρά τριπλών νουκλεοτιδίων γνωστά ως κωδικόνια mRNA. Χρησιμοποιώντας το παράδειγμα από την προηγούμενη παράγραφο, τα κωδικόνια mRNA που έχουμε είναι UUA και GUC. Η διαδικασία μετάφρασης συνδυάζει καθένα από αυτά τα κωδικόνια mRNA με ένα συμπληρωματικό αντικωδικόνιο tRNA. Το UUA θα ζευγαρωθεί με το αντικωδικονικό AAU tRNA και το GUC θα συνδυαστεί με το CAG.
Κάθε μόριο tRNA περιέχει μια θέση κωδικωδίου, η οποία συνδέεται με το mRNA και μια τελική θέση, η οποία συνδέεται με ένα συγκεκριμένο αμινοξύ. Το μόριο tRNA μεταφέρει το αμινοξύ του στη θέση μετάφρασης. Καθώς τα μόρια tRNA συνδέονται με τα συμπληρωματικά κωδικόνια mRNA, αυτά τα αμινοξέα σχηματίζουν μια αναπτυσσόμενη αλυσίδα πολυπεπτιδίου. Το σύνολο των αμινοξέων στην πολυπεπτιδική αλυσίδα καθορίζει τη δομή και τη λειτουργία της πρωτεΐνης που συντίθεται. Με αυτόν τον τρόπο, οι αρχικές πληροφορίες DNA εκφράζονται τελικά ως συγκεκριμένη πρωτεΐνη.
Για να συνεχίσουμε με το παράδειγμά μας, ας υποθέσουμε ότι έχουμε κωδικόνια mRNA UUA και GUC. Η UUA κωδικοποιεί τη λευκίνη αμινοξέος και η GUC κωδικοποιεί τη βαλίνη, οπότε η αλυσίδα πολυπεπτιδίων σε αυτό το σημείο θα αποτελείται από λευκίνη ακολουθούμενη από βαλίνη. Σε κάθε αμινοξύ αντιστοιχούν αρκετά κωδικόνια mRNA. Ένα άλλο κωδικόνιο που κωδικοποιεί τη λευκίνη, για παράδειγμα, είναι το UUG.
Μερικά κωδικόνια mRNA δεν κωδικοποιούν καθόλου ένα αμινοξύ, και αντίθετα λειτουργούν ως κωδικόνια «στοπ». Αυτά τα τρίδυμα σηματοδοτούν το τέλος της μετάφρασης και συνδέονται με πρωτεΐνες που ονομάζονται παράγοντες απελευθέρωσης, οι οποίοι προκαλούν την απελευθέρωση της πολυπεπτιδικής αλυσίδας. Τα κωδικόνια διακοπής MRNA είναι UGA, UAG και UAA. Υπάρχει επίσης ένα αντίστοιχο κωδικόνιο έναρξης, το οποίο σηματοδοτεί την έναρξη της μετάφρασης. Το συνηθισμένο κωδικόνιο έναρξης είναι το AUG, το οποίο κωδικοποιεί το αμινοξύ μεθειονίνη.