Палиндромная последовательность
A: Палиндром, B: Петля , C: Основа
— Палиндромная последовательность это последовательность нуклеиновой кислоты в двухцепочечной молекуле ДНК или РНК , при 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 дополнительные цепи палиндромными по отношению друг к другу.
Значение палиндрома в контексте генетики немного отличается от определения, используемого для слов и предложений. Так как двойная спираль образована двумя парными антипараллельными цепями нуклеотидов , идущими в противоположных направлениях , и нуклеотиды всегда спариваются одинаково ( аденин (А) с тимином (Т) в ДНК или урацил (U) в РНК; цитозин ( В) с гуанином (G)), (одноцепочечная) нуклеотидная последовательность называется палиндромом, если она равна своей обратной комплементарной последовательности . Например, последовательность ДНК ACCTAGGT является палиндромным с его понуклеотидным дополнением TGGATCCA потому что изменение порядка нуклеотидов в комплементе дает исходную последовательность.
Палиндромная нуклеотидная последовательность способна образовывать шпильку . Стержневая 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 элементах мозаики ( BIME ), разбросанных по ним. В 2008 году проект секвенирования генома обнаружил, что большие части X- и Y-хромосом человека расположены в виде палиндромов. [1] Палиндромная структура позволяет Y-хромосоме восстанавливаться, сгибаясь посередине, если одна сторона повреждена.
Палиндромы также часто встречаются в пептидных последовательностях, составляющих белки. [2] [3] но их роль в функции белка точно не известна. 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 распространенность также может быть связана со склонностью таких последовательностей к образованию альфа-спиралей. [4] или комплексы белок/белок. [5]
Примеры
[ редактировать ]Сайты рестрикционных ферментов
[ редактировать ]Палиндромные последовательности играют важную роль в молекулярной биологии . Поскольку последовательность ДНК является двухцепочечной, 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. Фермент рестрикции EcoR1 распознает следующую палиндромную последовательность:
5'- G A A T T C -3' 3'- C T T A A G -5'
Верхняя цепь читается как 5'-GAATTC-3', а нижняя цепь читается как 3'-CTTAAG-5'. Если цепь ДНК перевернуть, последовательности будут точно такими же (5'GAATTC-3' и 3'-CTTAAG-5'). Вот еще ферменты рестрикции и палиндромные последовательности, которые они распознают:
| Фермент | Источник | Последовательность распознавания | Резать |
|---|---|---|---|
| ЭкоР1 | кишечная палочка | 5'GAATTC3'CTTAAG | 5'---G AATTC---3'3'---CTTAA G---5' |
| БэмH1 | Bacillus amyloliquefaciens | 5'GGATCC3'CCTAGG | 5'---G GATCC---3'3'---CCTAG G---5' |
| Так1 | Термус водный | 5'TCGA3'AGCT | 5'---T CGA---3'3'---AGC T---5' |
| Алюминий1 * | Артробактер Лютеус | 5'AGCT3'TCGA | 5'---AG CT---3'3'---TC GA---5' |
| * = тупые концы | |||
Сайты метилирования
[ редактировать ]Палиндромные последовательности также могут иметь метилирования . сайты [ нужна ссылка ] Это места, 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 гена устойчивости к тетрациклину делает плазмиду склонной к тетрациклину; после метилирования гена устойчивости к тетрациклину, если плазмида подвергается воздействию антибиотика тетрациклина, она не выживает.
Палиндромные нуклеотиды в рецепторах Т-клеток
[ редактировать ]Разнообразие генов Т-клеточных рецепторов (TCR) создается путем нуклеотидов вставок при рекомбинации V(D)J из их кодируемых зародышевой линией сегментов V, D и J. Вставки нуклеотидов в VD- и DJ-соединениях случайны, но некоторые небольшие подмножества этих вставок являются исключительными, поскольку от одной до трех пар оснований обратно повторяются последовательности ДНК зародышевой линии. Эти короткие комплементарные палиндромные последовательности называются P-нуклеотидами . [6]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Ларионов С, Лоскутов А, Рядченко Е (февраль 2008 г.). «Хромосомная эволюция невооруженным глазом: палиндромный контекст возникновения жизни». Хаос . 18 (1): 013105. Бибкод : 2008Хаос..18a3105L . дои : 10.1063/1.2826631 . ПМИД 18377056 .
- ^ Оно С. (1990). «Внутренняя эволюция белков. Роль пептидных палиндромов». Рив. Биол . 83 (2–3): 287–91, 405–10. ПМИД 2128128 .
- ^ Гиль-Петрасук М., Хоффманн М., Долецка С., Рыхлевски Дж., Барчишевски Дж. (февраль 2003 г.). «Палиндромы в белках» . J. Протеиновая химия . 22 (2): 109–13. дои : 10.1023/A:1023454111924 . ПМИД 12760415 . S2CID 28294669 . Архивировано из оригинала (PDF) 14 декабря 2019 г. Проверено 25 февраля 2011 г.
- ^ Шеари А., Каргар М., Катанфоруш А. и др. (2008). «Сказка о двух симметричных хвостах: структурные и функциональные характеристики палиндромов в белках» . БМК Биоинформатика . 9 : 274. дои : 10.1186/1471-2105-9-274 . ПМЦ 2474621 . ПМИД 18547401 .
- ^ Пиноцис Н., Вильманс М. (октябрь 2008 г.). «Ассоциации белков с мотивами палиндромной структуры» . Клетка. Мол. Наука о жизни . 65 (19): 2953–6. дои : 10.1007/s00018-008-8265-1 . ПМЦ 11131741 . ПМИД 18791850 . S2CID 29569626 .
- ^ Шривастава, СК; Робинс, HS (2012). «Анализ палиндромных нуклеотидов в перестановках рецепторов Т-клеток человека» . ПЛОС ОДИН . 7 (12): е52250. Бибкод : 2012PLoSO...752250S . дои : 10.1371/journal.pone.0052250 . ПМЦ 3528771 . ПМИД 23284955 .