stringtranslate.com

Палиндромная последовательность

Палиндром структуры ДНК
A: Палиндром, B: Петля , C: Стебель

Палиндромная последовательность — это последовательность нуклеиновой кислоты в двухцепочечной молекуле ДНК или РНК , в которой чтение в определенном направлении (например, от 5' к 3' ) на одной цепи идентично последовательности в том же направлении (например, от 5' к 3') на комплементарной цепи . Таким образом, это определение палиндрома зависит от того, являются ли комплементарные цепи палиндромными друг другу.

Значение палиндрома в контексте генетики немного отличается от определения, используемого для слов и предложений. Поскольку двойная спираль образована двумя парными антипараллельными цепями нуклеотидов , которые идут в противоположных направлениях , и нуклеотиды всегда спариваются одинаковым образом ( аденин (A) с тимином (T) в ДНК или урацил (U) в РНК; цитозин (C) с гуанином (G)), (одноцепочечная) последовательность нуклеотидов называется палиндромом, если она равна своему обратному комплементу . Например, последовательность ДНК ACCTAGGTявляется палиндромной с ее нуклеотид-за-нуклеотидным комплементом TGGATCCA , потому что изменение порядка нуклеотидов в комплементе на обратный дает исходную последовательность.

Палиндромная последовательность нуклеотидов способна образовывать шпильку . Стебельная часть шпильки представляет собой псевдодвухцепочечную часть, поскольку вся шпилька является частью одной и той же (одинарной) цепи нуклеиновой кислоты. Палиндромные мотивы встречаются в большинстве геномов или наборов генетических инструкций. Они были специально исследованы в бактериальных хромосомах и в так называемых бактериальных вкрапленных мозаичных элементах ( BIME ), разбросанных по ним. В 2008 году проект по секвенированию генома обнаружил, что большие части человеческих хромосом X и Y организованы как палиндромы. [1] Палиндромная структура позволяет хромосоме Y восстанавливаться, изгибаясь посередине, если одна сторона повреждена.

Палиндромы также часто встречаются в пептидных последовательностях, из которых состоят белки, [2] [3], но их роль в функционировании белков неясна. Было высказано предположение, что существование палиндромов в пептидах может быть связано с преобладанием областей низкой сложности в белках, поскольку палиндромы часто связаны с последовательностями низкой сложности. Их преобладание также может быть связано со склонностью таких последовательностей образовывать альфа-спирали [4] или комплексы белок/белок. [5]

Примеры

Сайты рестриктаз

Палиндромные последовательности играют важную роль в молекулярной биологии . Поскольку последовательность ДНК двухцепочечная, для определения палиндрома считываются пары оснований (а не только основания на одной цепи). Многие эндонуклеазы рестрикции (рестрикционные ферменты) распознают определенные палиндромные последовательности и разрезают их. Рестрикционный фермент EcoR1 распознает следующую палиндромную последовательность:

5'- GAATTC -3' 3'- CTTAAG -5'

Верхняя нить читается как 5'-GAATTC-3', а нижняя нить читается как 3'-CTTAAG-5'. Если перевернуть нить ДНК, то последовательности будут точно такими же (5'GAATTC-3' и 3'-CTTAAG-5'). Вот еще несколько рестриктаз и палиндромные последовательности, которые они распознают:

Места метилирования

Палиндромные последовательности также могут иметь сайты метилирования . [ необходима цитата ] Это сайты, где метильная группа может быть присоединена к палиндромной последовательности. Метилирование делает полученный ген неактивным; это называется инсерционной инактивацией или инсерционным мутагенезом . Например, в PBR322 метилирование в гене устойчивости к тетрациклину делает плазмиду восприимчивой к тетрациклину; после метилирования в гене устойчивости к тетрациклину, если плазмида подвергается воздействию антибиотика тетрациклина, она не выживает.

Палиндромные нуклеотиды в рецепторах Т-клеток

Разнообразие генов рецепторов Т-клеток (TCR) генерируется вставками нуклеотидов при рекомбинации V(D)J из их сегментов V, D и J, кодируемых зародышевой линией . Вставки нуклеотидов в соединениях VD и DJ являются случайными, но некоторые небольшие подмножества этих вставок являются исключительными, в которых от одной до трех пар оснований обратно повторяют последовательность ДНК зародышевой линии. Эти короткие комплементарные палиндромные последовательности называются P-нуклеотидами. [6]

Ссылки

  1. ^ Ларионов С, Лоскутов А, Рядченко Е (февраль 2008). "Эволюция хромосом невооруженным глазом: палиндромный контекст происхождения жизни". Хаос . 18 (1): 013105. Bibcode : 2008Chaos..18a3105L. doi : 10.1063/1.2826631. PMID  18377056.
  2. ^ Ohno S (1990). «Внутренняя эволюция белков. Роль пептидных палиндромов». Riv. Biol . 83 (2–3): 287–91, 405–10. PMID  2128128.
  3. ^ Giel-Pietraszuk M, Hoffmann M, Dolecka S, Rychlewski J, Barciszewski J (февраль 2003 г.). «Палиндромы в белках». J. Protein Chem . 22 (2): 109–13. doi :10.1023/A:1023454111924. PMID  12760415. S2CID  28294669. Архивировано из оригинала (PDF) 14.12.2019 . Получено 25.02.2011 .
  4. ^ Sheari A, Kargar M, Katanforoush A и др. (2008). «Рассказ о двух симметричных хвостах: структурные и функциональные характеристики палиндромов в белках». BMC Bioinformatics . 9 : 274. doi : 10.1186/1471-2105-9-274 . PMC 2474621. PMID  18547401 . 
  5. ^ Пиноцис Н., Вильманнс М. (октябрь 2008 г.). «Белковые сборки с палиндромными структурными мотивами». Cell. Mol. Life Sci . 65 (19): 2953–6. doi :10.1007/s00018-008-8265-1. PMC 11131741. PMID 18791850.  S2CID 29569626  . 
  6. ^ Шривастава, SK; Робинс, HS (2012). «Анализ палиндромных нуклеотидов в перестройках рецепторов Т-клеток человека». PLOS ONE . 7 (12): e52250. Bibcode : 2012PLoSO...752250S. doi : 10.1371/journal.pone.0052250 . PMC 3528771. PMID  23284955 .