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Cos’è il codice del DNA? Contiene le istruzioni per creare un essere vivente. Il codice del DNA è costituito da un semplice alfabeto composto da sole quattro “lettere” e 64 “parole” di tre lettere chiamate codoni. Può essere difficile credere che la maggior parte della meravigliosa diversità della vita sia basata su un “linguaggio” più semplice dell’inglese, ma è vero.

Questo codice non è letteralmente composto da lettere e parole. Invece, le quattro lettere rappresentano quattro molecole individuali chiamate nucleotidi: timina (T), adenina (A), citosina (C) e guanina (G). L’ordine o la sequenza di queste basi crea un codice genetico unico.

Queste “parole” codone nel codice genetico sono lunghe tre nucleotidi ciascuna – e ce ne sono 64. Se fate i conti, questo è il maggior numero di parole con combinazioni di tre lettere che potete ottenere con solo quattro lettere. ATG e CCC sono un paio di esempi di codoni.

Così come nelle lingue umane come l’inglese c’è di più che lettere e parole, come la punteggiatura, le virgole, ecc, lo stesso vale per il codice genetico. Per esempio, invece di scrivere in maiuscolo l’inizio di una frase, il codice genetico segnala quasi sempre l’inizio di nuove istruzioni con ATG, uno di quei codoni a tre lettere.

E invece dei punti, i geni terminano con uno dei tre diversi codoni: TAG, TAA o TGA. Ci sono altre parti del DNA che non sono codoni che possono agire come una sorta di punteggiatura o segnali che, per esempio, indicano quando, dove e con che forza un gene deve essere letto.

Come il DNA codifica le informazioni?

Uno dei modi chiave in cui il DNA codifica le informazioni all’interno delle cellule è attraverso i geni. Gli esseri umani hanno circa 20.000 geni. Ogni gene ha le istruzioni per produrre una specifica proteina, e ogni proteina fa un lavoro specifico nella cellula.

Per esempio, il gene della lattasi ha le istruzioni per produrre la proteina lattasi. La proteina lattasi rompe lo zucchero lattosio che si trova nel latte. Le persone con un gene della lattasi spento sono intolleranti al lattosio.

Le istruzioni per produrre queste proteine sono codificate nei codoni a tre nucleotidi discussi prima. Ma proprio come un insieme di istruzioni che deve essere letto per ottenere qualcosa di costruito, anche le istruzioni codificate nel DNA devono essere lette.

Per esempio, il DNA con il codice per fare la proteina lattasi non sarà in grado di scomporre lo zucchero lattosio. Invece, per digerire il lattosio, una cellula deve prima leggere il gene e poi produrre la proteina lattasi.

Il primo passo nella lettura di un gene è quello di trasferire le informazioni dal DNA all’RNA messaggero (mRNA) utilizzando una proteina chiamata RNA polimerasi (negli esseri umani, la polimerasi che legge i geni come la lattasi è la RNA polimerasi II). Questo processo è chiamato trascrizione.

L’mRNA poi si dirige verso una macchina che produce proteine nella cellula chiamata ribosoma. È lì che l’mRNA viene tradotto nella specifica proteina per la quale ha le istruzioni. L’mRNA della lattasi viene tradotto nella proteina lattasi dal ribosoma.

Che cosa codificano i codici?

Un codone è una sequenza di tre nucleotidi su un filamento di DNA o RNA. Ogni codone è come una parola di tre lettere, e tutti questi codoni insieme costituiscono le istruzioni del DNA (o RNA). Poiché ci sono solo quattro nucleotidi nel DNA e nell’RNA, ci sono solo 64 codoni possibili.

Dei 64 codoni, 61 codificano per gli aminoacidi, che sono i mattoni delle proteine. Le proteine sono fatte attaccando insieme una serie di aminoacidi. Ogni proteina è diversa a causa dell’ordine e del numero di aminoacidi che ha. Quindi il codice del DNA è davvero solo le istruzioni per mettere insieme il giusto numero e tipo di aminoacidi nel giusto ordine.

I tre codoni che non codificano gli aminoacidi sono chiamati codoni di stop. Pensate a loro come punti alla fine di una frase. Servono come segnale di stop che dice al ribosoma che è arrivato alla fine delle istruzioni della proteina e che deve smettere di aggiungere amminoacidi. Nell’RNA, la base nucleotidica timina (T) è sostituita dalla base nucleotidica uracile (U). I tre codoni di stop nell’mRNA sono UAG, UAA e UGA.

Mentre 61 codoni codificano gli aminoacidi, gli esseri umani hanno solo 20 aminoacidi, ci sono più codoni del necessario. Questo è noto come ridondanza. Un aminoacido può avere più di un codone che lo codifica. Per esempio, sia UUU che UUC codificano per l’aminoacido fenilalanina (Phe).

La ridondanza aiuta a ridurre l’impatto dei cambiamenti nel DNA. Perché una proteina funzioni in modo ottimale, deve avere l’aminoacido giusto nel posto giusto. Qualsiasi cambiamento in un gene che cambia un aminoacido in un altro può far sì che una proteina smetta di funzionare.

Mentre questo potrebbe non essere un grosso problema per il gene della lattasi (devi solo prendere Lactaid quando bevi il latte), per altri geni gli effetti possono essere più gravi. L’anemia falciforme è un caso in cui un singolo cambiamento di aminoacido nel gene della beta globina porta alla malattia.

La ridondanza rende meno probabile che le mutazioni portino a cambiamenti di aminoacidi e quindi a possibili malattie perché alcuni cambiamenti nel DNA, chiamati mutazioni silenziose, porteranno allo stesso aminoacido. Se una C sostituisce l’ultima U in UCU per formare UCC, per esempio, il codone produrrà ancora lo stesso aminoacido: serina (Ser). Avere più di un codone per aminoacido può impedire la creazione di una proteina non funzionale.

Quanti codoni possibili ci sono?

La maggior parte degli organismi, come gli umani, hanno codici genetici simili con 64 codoni che funzionano allo stesso modo. Infatti, si chiama addirittura “Codice genetico universale”. Un esempio potrebbe essere ACG che codifica per l’aminoacido treonina (Thr) negli esseri umani, nei gatti e nelle piante.

Tuttavia, ricerche recenti mostrano che alcuni batteri hanno codoni che codificano in modo diverso. Per esempio, il codone di stop UGA può codificare l’aminoacido glicina (Gly) in alcuni batteri. Allo stesso modo, il codone di stop UGA può codificare per il triptofano nei mitocondri di alcuni organismi.

Che cosa codifica il DNA?

Solo il due per cento circa del DNA all’interno delle cellule codifica effettivamente per le proteine. Il resto è talvolta chiamato DNA spazzatura, ma gli scienziati potrebbero essere stati un po’ precipitosi nel chiamarlo così. Questo DNA non codificante ha molte funzioni diverse nella cellula, come la regolazione dei geni. Il DNA non codificante può aiutare ad accendere e spegnere i geni, fornire un posto per le proteine da legare, in modo che possano fare il loro lavoro, e così via. Lo studio del DNA non codificante è un’area attiva di ricerca in questo momento.