Wobble-Hypothese

Die Wobble-Hypothese ist eine Erklärung für die Tatsache, dass bei der Proteinsynthese weniger als die erwartbaren 61 tRNA-Varianten notwendig sind.

siehe auch: Hoogsteen-Basenpaarung

Bei der Translation eines Proteins wird die kodierende Information einer mRNA in Einheiten von je 3 aufeinanderfolgenden Nukleotiden, den sogenannten Codons, gelesen. Da RNA aus 4 verschiedenen Nukleotiden aufgebaut ist, kann sie 4³ = 64 Codons bilden. Drei der 64 Codons fungieren als Stopsignale für die Translation, die restlichen Tripplets kodieren für 20 kanonische Aminosäuren. Die 21. proteinogene Aminosäure Selenocystein wird vom Stopcodon UGA kodiert. Die 22. proteinogene Aminosäure Pyrrolysin wird von einer spezifischen tRNA durch Erkennen des Stopcodons UAG in die wachsende Aminosäurenkette eingebaut. Diese Aminosäure wird nur dann durch das Stopcodon UGA repräsentiert, wenn in der Nähe eine spezifische DNA-Sequenz lokalisiert ist.

Für die Translation benötigt jedes Codon ein tRNA-Molekül mit komplementären Basensequenzen (Anticodon). Die meisten Organismen, incl. der Mensch, besitzen jedoch 31 bis 45 tRNA-Varianten. Entsprechend können einige tRNAs sich mit mehreren Codons paaren, die alle dieselbe Aminosäure kodieren. Man spricht hier von einer Degeneration des genetischen Codes. Als Erklärung für dieses Phänomen postulierte Francis Crick 1966 die Wobble-Hypothese:

• Die ersten beiden Basen im Codon, abgelesen von 5'- in 3'-Richtung, bilden starke Watson-Crick-Basenpaare mit den letzten beiden Basen im Anticodon: Adenin mit Uracil, Guanin mit Cytosin.
• Die erste Base im Anticodon, die sogenannte Wobble-Base, kann auch weitere, sog. nicht-kanonische Basenpaarungen mit der letzten Base im Codon eingehen. Dies wird u.a. durch eine Keto-Enol-Tautomerie sowie durch sterische Effekte ermöglicht. Die Namensgebung rührt aus der Tatsache, dass in diesen Fällen der Standard "wackelt".

Folgende Basenpaarungen sind nach der Wobble-Hypothese möglich: