title: Synonyme codons
Creators: name: Zawodsky, Regine
Publisher: name: :none
Year: 2024

description: Nachdem Friedrich Miescher bereits 1869 das Nuclein (die DNA) isoliert hatte und damals schon vermutete, dass die genetische Information in der DNA für die Synthese von Proteinen in codierter Form vorliegen muss und nachdem Albrecht Kossel die vier Nucleinbasen um 1910 entdeckt hatte, nahm die Molekularbiologie mit der Aufklärung der dreidimensionalen Helix- Struktur der DNA durch Rosalind Franklin, Francis Crick und James Watson im Jahre 1953 einen großen Aufschwung. Nachdem 1961 von Crick und Brenner nachgewiesen wurde, dass der Code aus Tripletts besteht, wurden die 64 Codons, die jeweils einer der 20 proteinogenen Aminosäuren bzw. einem Stopp-Codon zugeordnet werden konnten, bis zum Jahre 1966 vollständig identifiziert. Spätestens ab diesem Zeitpunkt war daher bekannt, dass der genetische Code redundant sein muss, dass also den meisten Aminosäuren mehr als ein Codon zugeordnet ist. Diese Codons, die jeweils die selbe Aminosäure codieren, werden als synonyme Codons bezeichnet. Da eine Codierung essentiell ist, um die Informationen über das Leben weiterzugeben, folgt eine allgemeine Betrachtung über mögliche Codierungen, die aber zeigt, dass viele dieser Möglichkeiten denkbar, aber für Leben nicht geeignet erscheinen. Einige dieser theoretischen Codierungsmöglichkeiten werden inzwischen von Forschungsgruppen aufgegriffen. Das Human-Genome-Projekt, das im Jahre 2000 einen ersten Abschluss fand und die folgen- de verbesserte und verbilligte Möglichkeit, DNA vollständig und automatisch zu sequenzieren, erlaubte es, die zugrunde liegenden Mutationen vieler genetischer Krankheiten in den Genen genau zu bestimmen und zu lokalisieren. Obwohl synonyme Mutationen keine Änderung der Aminosäuresequenz des betroffenen Proteins verursachen, weswegen sie ursprünglich nicht weiter beachtet wurden, können sie die Funktion der DNA oder RNA auf verschiedene Weise beeinträchtigen und sind der Grund vieler Krankheiten mit zum Teil erheblichem Krankheitswert. Eine Auswahl an synonymen Mutationen und deren Gegenüberstellung mit klinischen Symptomen zeigt die Vielfalt der Möglichkeiten auf. Abschließend werden biotechnologische Methoden zur Herstellung lebenswichtiger Enzyme oder Hormone wie beispielsweise Insulin dargestellt sowie die Herstellung von mRNA-Impfstoffen, die erstmals während der Covid-19-Pandemie zwischen Ende 2019 und Mitte 2023 ein- gesetzt wurden.
description: Friedrich Miescher had isolated the ‘nuclein’ (DNA) in 1869 and already presumed that the genetic information instructing the synthesis of proteins must be encoded and Albrecht Kossel had discovered the four nucleic bases around the year 1910. Since the three-dimensional helical structure of DNA was deciphered by Rosalind Franklin, Francis Crick and James Watson in 1953, molecular biology has taken off. After Crick and Brenner demonstrated in 1961 that the code consisted of triplets, the 64 codons, each of which could be assigned to one of the 20 proteinogenic amino acids or a stop codon, were fully identified by 1966. From this point onwards it was known that the genetic code is redundant and that most amino acids are assigned more than one codon. These codons, which each encode the same amino acid, are called synonyms. Since coding is essential to pass on the information about life, I present general considerations about encoding possibilities that show that many of these possibilities seem conceivable, but not suitable for life. Some of these potential expansions of genetic encoding are now being taken up by research groups. The Human Genome Project which was completed for the first time in 2000 and the subsequent improved and cheaper ability to sequence DNA completely and automatically made it possible to precisely determine and locate the underlying mutations in the genes of many genetic disea- ses. Despite having no effect on the amino acid sequence of the respective protein, this being the reason for them to be neglected for a long time, synonymous mutations can affect DNA or RNA in various ways and are the cause of many diseases, some of which have significant disease impact. I present a selection of synonymous mutations resulting in clinical symptoms to demonstrate the variety of possibilities. Finally, biotechnological methods for producing vital enzymes or hormones, such as insulin, are presented, as well as the production of mRNA vaccines, which were first administered during the Covid-19-pandemic.