Palindromická sekvence - Palindromic sequence

Palindrom struktury DNA
A: Palindrom, B: Smyčka, C: Zastavit

A palindromická sekvence je nukleová kyselina sekvence ve dvouřetězcové DNA nebo RNA molekula, kde čtení v určitém směru (např. 5 'až 3') na jednom řetězci odpovídá čtení sekvence ve stejném směru (např. 5 'až 3') na doplňkové vlákno. Tato definice palindromu tedy závisí na tom, že komplementární řetězce jsou navzájem palindromické.

Význam palindrom v kontextu genetika se mírně liší od definice použité pro slova a věty. Protože a dvojitá spirála je tvořen dvěma spárovanými antiparalelní prameny nukleotidy které běží naproti Pokyny a nukleotidy se vždy párují stejným způsobem (adenin (A) s tymin (T) v DNA nebo uracil (U) v RNA; cytosin (C) s guanin (G)) se o (jednovláknové) nukleotidové sekvenci říká, že je palindrom pokud se rovná jeho reverzní doplněk. Například sekvence DNA ACCTAGGT je palindromický, protože jeho nukleotid po nukleotidu doplněk je TGGATCCAa obrácením pořadí nukleotidů v komplementu se získá původní sekvence.

Palindromová nukleotidová sekvence je schopna tvořit a sponka do vlasů. Stopková část vlásenky je a pseudo-dvouvláknové část, protože celá vlásenka je součástí stejného (jediného) řetězce nukleové kyseliny. Palindromický motivy se nacházejí ve většině genomy nebo sady genetický instrukce. Byly speciálně prozkoumány v bakteriální chromozomy a v takzvaných Bakteriálních rozptýlených mozaikových prvcích (BIME) rozptýleny nad nimi. V roce 2008 projekt sekvenování genomu objevil, že velké části člověka X a Y chromozomy jsou uspořádány jako palindromy.[1] Palindromická struktura umožňuje, aby se chromozom Y sám opravil ohnutím uprostřed, pokud je poškozena jedna strana.

Palindromy se také často vyskytují v peptid sekvence, které tvoří proteiny,[2][3] ale jejich role ve funkci proteinu není jasně známa. Bylo navrženo, že existence palindromů v peptidech může souviset s prevalencí oblastí s nízkou komplexitou v proteinech, protože palindromy jsou často spojovány se sekvencemi s nízkou komplexitou. Jejich prevalence může také souviset s náchylností těchto sekvencí k tvorbě alfa helixy[4] nebo komplexy protein / protein.[5]

Příklady

Místa restrikčních enzymů

Palindromické sekvence hrají důležitou roli v molekulární biologie. Protože sekvence DNA je dvouvláknová, je základní páry jsou čteny (nejen základny na jednom řetězci), aby se určil palindrom. Mnoho restrikční endonukleázy (restrikční enzymy) rozpoznávají specifické palindromické sekvence a štěpí je. Restrikční enzym EcoR1 rozpoznává následující palindromickou sekvenci:

 5'- G A A T T C -3 ' 3'- C T T A A G -5 '

Horní řetězec čte 5'-GAATTC-3 ', zatímco spodní řetězec čte 3'-CTTAAG-5'. Pokud je řetězec DNA převrácen, sekvence jsou přesně stejné (5'GAATTC-3 'a 3'-CTTAAG-5'). Zde jsou další restrikční enzymy a palindromické sekvence, které rozpoznávají:

EnzymZdrojSekvence rozpoznáváníStřih
EcoR1Escherichia coli
5'GAATTC3'CTTAAG
5 '--- G AATTC --- 3'3' --- CTTAA G --- 5 '
BamH1Bacillus amyloliquefaciens
5'GGATCC3'CCTAGG
5 '--- G GATCC --- 3'3' --- CCTAG G --- 5 '
Taq1Thermus aquaticus
5'TCGA3'AGCT
5 '--- T CGA --- 3'3' --- AGC T --- 5 '
Alu1 *Arthrobacter luteus
5'AGCT3'TCGA
5 '--- AG CT --- 3'3' --- TC GA --- 5 '
* = tupé konce

Methylační weby

Mohou také mít palindromické sekvence methylace stránky.[Citace je zapotřebí ]Jedná se o místa, kde může být methylová skupina připojena k palindromické sekvenci. Methylace činí rezistentní gen neaktivní; tomu se říká inzerční inaktivace nebo inzerční mutageneze. Například v PBR322 methylace na genu rezistentním na tetracyklin činí plazmid náchylným na tetracyklin; po methylaci na genu rezistentním na tetracyklin, pokud je plazmid vystaven antibiotikum tetracyklin, nepřežije.

Palindromové nukleotidy v receptorech T buněk

Rozmanitost Receptor T buněk (TCR) geny jsou generovány nukleotid vložení na V (D) J rekombinace od jejich zárodečná linie -kódované segmenty V, D a J. Nukleotidové inzerce na spojích V-D a D-J jsou náhodné, ale některé malé podmnožiny těchto inzercí jsou výjimečné, a to v jedné až třech základní páry obráceně opakujte sekvenci zárodečné DNA. Tyto krátké doplňkové palindromické sekvence se nazývají P nukleotidy.[6]

Reference

  1. ^ Larionov S, Loskutov A, Ryadchenko E (únor 2008). "Vývoj chromozomu pouhým okem: palindromický kontext původu života". Chaos. 18 (1): 013105. doi:10.1063/1.2826631. PMID  18377056.
  2. ^ Ohno S (1990). "Vnitřní vývoj proteinů. Role peptidových palindromů". Riv. Biol. 83 (2–3): 287–91, 405–10. PMID  2128128.
  3. ^ Giel-Pietraszuk M, Hoffmann M, Dolecka S, Rychlewski J, Barciszewski J (únor 2003). "Palindromy v bílkovinách" (PDF). J. Protein Chem. 22 (2): 109–13. doi:10.1023 / A: 1023454111924. PMID  12760415.
  4. ^ Sheari A, Kargar M, Katanforoush A a kol. (2008). „Příběh dvou symetrických ocasů: strukturální a funkční charakteristiky palindromů v proteinech“. BMC bioinformatika. 9: 274. doi:10.1186/1471-2105-9-274. PMC  2474621. PMID  18547401.
  5. ^ Pinotsis N, Wilmanns M (říjen 2008). "Proteinové sestavy s motivy palindromické struktury". Buňka. Mol. Life Sci. 65 (19): 2953–6. doi:10.1007 / s00018-008-8265-1. PMID  18791850.
  6. ^ Srivastava, SK; Robins, HS (2012). „Analýza palindromických nukleotidů v přeskupeních receptorů lidských T buněk“. PLOS One. 7 (12): e52250. doi:10,1371 / journal.pone.0052250. PMC  3528771. PMID  23284955.