В молекулярной биологии и биоинформатике консенсусная последовательность (или каноническая последовательность ) — это рассчитанная последовательность наиболее частых остатков, нуклеотидов или аминокислот , обнаруженных в каждой позиции при выравнивании последовательностей . Он представляет собой результаты множественного выравнивания последовательностей , в которых родственные последовательности сравниваются друг с другом и вычисляются схожие мотивы последовательностей . Такая информация важна при рассмотрении зависимых от последовательности ферментов, таких как РНК-полимераза . [1]
Сайт связывания белка, представленный консенсусной последовательностью, может представлять собой короткую последовательность нуклеотидов, которая встречается в геноме несколько раз и, как полагают, играет одну и ту же роль в разных местах. Например, многие факторы транскрипции распознают определенные закономерности в промоторах генов, которые они регулируют. Точно так же ферменты рестрикции обычно имеют палиндромные консенсусные последовательности, обычно соответствующие участку, в котором они разрезают ДНК. Транспозоны действуют примерно таким же образом при идентификации последовательностей-мишеней для транспозиции. Наконец, сайты сплайсинга (последовательности, непосредственно окружающие границы экзон - интрон ) также можно рассматривать как консенсусные последовательности.
Таким образом, консенсусная последовательность является моделью предполагаемого сайта связывания ДНК : она получается путем выравнивания всех известных примеров определенного сайта узнавания и определяется как идеализированная последовательность, которая представляет преобладающее основание в каждом положении. Все реальные примеры не должны отличаться от консенсуса более чем на несколько замен, но такой подсчет несоответствий может привести к несоответствиям. [2]
Любая мутация, позволяющая мутированному нуклеотиду в основной последовательности промотора выглядеть более похожим на консенсусную последовательность, известна как мутация up . Этот вид мутации обычно делает промотор сильнее, и, таким образом, РНК-полимераза образует более прочную связь с ДНК, которую она хочет транскрибировать, и транскрипция усиливается. Напротив, мутации, которые разрушают консервативные нуклеотиды в консенсусной последовательности, известны как даун-мутации . Эти типы мутаций подавляют транскрипцию, поскольку РНК-полимераза больше не может так прочно связываться с основной последовательностью промотора.
Разработка программного обеспечения для распознавания образов является важной темой в генетике , молекулярной биологии и биоинформатике . Мотивы специфических последовательностей могут функционировать как регуляторные последовательности, контролирующие биосинтез, или как сигнальные последовательности , которые направляют молекулу к определенному участку внутри клетки или регулируют ее созревание. Поскольку регуляторная функция этих последовательностей важна, считается, что они сохраняются на протяжении длительных периодов эволюции . В некоторых случаях эволюционное родство можно оценить по степени сохранения этих участков.
Мотивы консервативной последовательности называются консенсусными последовательностями , и они показывают, какие остатки консервативны, а какие остатки являются вариабельными. Рассмотрим следующий пример последовательности ДНК :
В этом обозначении A означает, что A всегда находится в этой позиции; [CT] означает C или T; N означает любое основание; и {A} означает любое основание, кроме A. Y представляет собой любой пиримидин , а R означает любой пурин . В этом примере обозначение [CT] не дает никаких указаний на относительную частоту появления C или T в этой позиции. И невозможно записать ее как единую консенсусную последовательность, например, ACNCCA. Альтернативный метод представления согласованной последовательности использует логотип последовательности . Это графическое представление консенсусной последовательности, в которой размер символа связан с частотой появления данного нуклеотида (или аминокислоты) в определенной позиции. В логотипах последовательностей, чем более консервативен остаток, тем крупнее рисуется символ этого остатка; чем реже, тем меньше символ. Логотипы последовательностей можно создавать с помощью WebLogo или Gestalt Workbench, общедоступного инструмента визуализации, написанного Густаво Глусманом из Института системной биологии. [2]
Инструменты биоинформатики способны рассчитывать и визуализировать консенсусные последовательности. Примерами инструментов являются JalView и UGENE .