12 ДУПЛЕТНЫЙ КОД Турнир юных биологов 2007

Генетический код – это Способ записи информации о первичной структуре белков через последовательность нуклеотидов ДНК и РНК Способ записи информации о первичной структуре белков через последовательность нуклеотидов ДНК и РНК = «Словарь» перевода с языка нуклеиновых кислот на язык белков. = «Словарь» перевода с языка нуклеиновых кислот на язык белков.

Каким должен быть дуплетный код Число возможных дуплетов = 16 Число возможных дуплетов = 16 Им можно закодировать не более 15 а.к. Им можно закодировать не более 15 а.к. один из дуплетов – на СТОП-кодон один из дуплетов – на СТОП-кодон

Наш метод создания кода: 1. Выбрали белки лизоцим (129 а.к.) и миоглобин (154 а.к.); 2. Разделили а.к. на две группы: а) обязательно кодируемые а) обязательно кодируемые б) с похожими радикалами б) с похожими радикалами 3. Посмотрели, какие а.к. наиболее часто встречаются в данных белках; 4. Подобрали дуплеты и а.к. так, чтобы коэффициент q был как можно больше.

Проблема глицина: считать глицин полярной или неполярной а.к.? Мы считали неполярной, потому что: Gly – п: q тр = 1,16 Gly – н/п: q тр =1,28

Знаком начала гена мы выбрали Знаком начала гена мы выбрали СТАРТ-кодон АУ кодирует Мет, а в начале гена фМет. кодирует Мет, а в начале гена фМет. (в триплетном АУГ) Знак окончания гена – Знак окончания гена – СТОП-кодон УА СТОП-кодон УА (в триплетном УАА, УАГ, УГА)

Идеальный дуплетный код АА Лей н/п АГ Ала н/п АЦ Иле н/п АУ Мет н/п ЦА Про н/п ЦГ Гли н/п ЦЦ Трп н/п ЦУ Фен н/п ГА Глу - ГГ Асн п ГЦ Цис п ГУ Сер п УАСТОПУГ Арг + УЦ Гис + УУ Лиз +

Свойства дуплетного кода: Отсутствие межкодонных знаков препинания Отсутствие межкодонных знаков препинания Наличие межгенных знаков препинания Наличие межгенных знаков препинания Однозначность Однозначность Неперекрываемость Неперекрываемость Дуплетность Дуплетность Нет вырожденности (избыточности) Нет вырожденности (избыточности) Экономичность (на белок той же длины нужно меньше ДНК) Экономичность (на белок той же длины нужно меньше ДНК)

Сравним эти два кода – построенный нами дуплетный и стандартный триплетный Один из самых важных параметров - помехоустойчивость

Помехоустойчивость X Y 1 2 Консервативная замена – не меняет класс аминокислоты Радикальная замена – меняет класс аминокислоты

Гидрофобные (неполярные) Классификация аминокислот по полярности радикала Гидрофильные Полярные Заряженные (ионы) +

Подсчёт коэффициента помехоустойчивости (q). Число радикальных замен = 40, А консервативных - 44, Учитывая, что глицин – неполярная аминокислота и не включая кодон УА q = 44/40 = 1,1.

Недостатки дуплетного кода: Таким кодом невозможно закодировать больше, чем 15 аминокислот. Таким кодом невозможно закодировать больше, чем 15 аминокислот. Возможный путь преодоления: Возможный путь преодоления: Посттрансляционная модификация Посттрансляционная модификация

Molecular Cell Biology Harvey Lodish et al. Примеры пострансляци онной модификации аминокислот

Недостатки дуплетного кода: Коэффициент помехоустойчивости (q) меньше, чем у триплетного кода (q тр ~ 1,28, а q дп 1,1) Коэффициент помехоустойчивости (q) меньше, чем у триплетного кода (q тр ~ 1,28, а q дп 1,1) Нет вырожденности (избыточности). Нет вырожденности (избыточности).

Литература В.А. Ратнер. Молекулярно-генетические системы управления. Наука, Новосибирск, В.А. Ратнер. Молекулярно-генетические системы управления. Наука, Новосибирск, 1981.