Küsimus:
Miks kasutatakse DNA-s pigem tümiini kui uratsiili?
Rory M
2011-12-17 02:57:09 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Mis kasu on tümiini asendamisel uratsiiliga DNA-s? Olen varem lugenud, et see on tingitud tümiini "paremast kaitstusest" ja seetõttu sobivamast DNA säilitamise rollist, mis tundub teoreetiliselt hea, kuid miks lihtsa metüülrühma lisamine muudab aluse paremini kaitstud?

Olen nüüd postitanud algse küsimuse ["Miks kasutatakse RNA-s pigem uratsiili kui tümiini?"] (Http://biology.stackexchange.com/questions/57990/why-is-uracil-rather-than-thymine -kasutatud-rnas) eraldi, nagu lubatud.
Kolm vastused:
#1
+112
Mad Scientist
2011-12-17 03:18:37 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Üks suur probleem uratsiili alusena kasutamisel on see, et tsütosiini saab deaminustada, mis muudab selle uratsiiliks. See pole haruldane reaktsioon; seda juhtub umbes 100 korda raku kohta päevas. Tümiini kasutamisel pole see suurem probleem, kuna rakk saab hõlpsasti ära tunda, et uratsiil sinna ei kuulu, ja saab selle parandada, asendades selle uuesti tsütosiiniga.

cytosine deamination

On olemas ensüüm uratsiili DNA glükosülaas, mis täpselt seda teeb; see eraldab uratsiili alused kaheahelalisest DNA-st. Ta saab seda ohutult teha, kuna uratsiili ei tohiks DNA-s esineda ja see peab olema aluse modifikatsiooni tulemus.

Kui me kasutaksime uratsiili DNA-s, poleks nii lihtne otsustada, kuidas seda viga parandada. See hoiaks ära selle olulise parandusraja kasutamise.

Võimetus selliseid kahjustusi parandada ei ole RNA jaoks oluline, kuna mRNA on suhteliselt lühiajaline ja võimalikud vead ei põhjusta püsivaid kahjustusi. . DNA jaoks on see palju oluline, kuna vigu jätkatakse iga korduse kaudu. Nüüd selgitab see, miks on tümiini kasutamine DNA-s eelis, see ei selgita, miks RNA kasutab uratsiili. Ma arvan, et see lihtsalt arenes sel viisil ja puudus märkimisväärne puudus, mille vastu saaks valida, kuid sellel võib olla parem põhjus (võib-olla tümiini keerulisem biosüntees?).

Leiate natuke rohkem teavet selle kohta "Molecular Biology of the Cell", autorid Bruce Alberts jt. DNA parandamist käsitlevas peatükis (lk 267 edasi 4. väljaandes).

Eeldasin alati, et uratsiiliga paremini seotud riboos ja tümiini külge paremini seotud desoksüriboos. Niipalju kui teate, pole see tingimata tõsi?
@fredsbend on riboosi 2'OH ja tümiini metüülrühm üksteisest üsna kaugel, pole ilmset viisi, kuidas need üksteist mõjutaksid.
Selles vastuses esitatud argumendi võimsa teleoloogilise kriitika saamiseks vt [evolutsiooniline üleminek uratsiililt tümiinile tasakaalustab geneetilist koodi] (https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/%28SICI%291099- 128X% 28199603% 2910% 3A2% 3C163% 3A% 3AAID-CEM415% 3E3.0.CO% 3B2-S). (vaadake kommentaare [siin] (https://biology.stackexchange.com/q/78534/1136)). Kriitika sisuks on see: kuidas saab evolutsioon "näha" ülaltoodud vastuses kirjeldatud remondimehhanismi väljatöötamise võimalust tulevikus?
#2
+53
Ctina
2011-12-17 04:07:59 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Tümiini olemasolu uratsiili asemel DNA-s on ilmselt tingitud evolutsiooniprotsessist, mis muutis DNA stabiilsemaks.

Tümiinil on suurem vastupidavus fotokeemiliste mutatsioonide suhtes, mis muudab geneetilise sõnumi stabiilsemaks. Ligikaudse selgituse selle kohta, miks tümiin on uratsiiliga paremini kaitstud, leiate artiklist

Arthur M, L., Miks DNA sisaldab tümiini ja RNA-d uratsiil? teoreetilise bioloogia ajakiri, 1969. 22 (3): lk. 537-540.

mis annab selle juhtumiseks kolm peamist põhjust:

  1. "DNA ergastusenergia on liikuv ja kandub lõpuks üle tümiini jääkidele, mis on kiirguskahjustuste kohad. "

  2. " Uratsiil, kuid mitte tümiin, moodustab stabiilse fotohüdratsiooni saaduse. Tümiini dimeriseerumist saab osaliselt kiirendada kiiritamisel suhteliselt pikemad lainepikkused, samas kui see protsess on konkureeriva fotohüdratsioonireaktsiooni tõttu uratsiili dimeeride jaoks vähem efektiivne "

  3. " Fotokeemiline mutatsioon on või oli vähemalt korraga tõsine probleem, kuna kiirguskahjustuste kõrvaldamiseks on olemas rida ensüüme. Seetõttu oli vastupidavus kiirguskahjustustele oluline valikuline eelis. "

#3
+16
kalaz
2012-09-19 00:19:55 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Tümiinil on suurem vastupidavus fotokeemilistele mutatsioonidele, mis muudab geneetilise sõnumi stabiilsemaks. See annab ligikaudse selgituse, miks tümiin on uratsiiliga paremini kaitstud.

Tegelik küsimus on aga järgmine: miks tümiin asendab DNA-s uratsiili? Oluline on märkida, et kui uratsiil eksisteerib nii uridiini (U) kui ka deoksü-uridiinina (dU), siis tümiin eksisteerib ainult deoksü-tümidiinina (dT). Seega tekib küsimus: miks satuvad rakud uratsiili tümiiniks metüülimisega, enne kui seda saab kasutada DNA-s? ja lihtne vastus on: metüülimine kaitseb DNA-d.

Peale selle, et dU asemel kasutatakse dT, kasutavad enamik organisme ka pärast DNA sünteesimist mitmesuguseid ensüüme, et modifitseerida DNA-d. Kaks sellist ensüümi, vastavalt dam ja dcm metülaatadeniinid ja tsütosiinid, kogu DNA ahelas. See metüülimine muudab DNA paljude nukleaaside (ensüümid, mis lõhustavad DNA ja RNA) tuvastamatuks, nii et sissetungijad, nagu viirused või teatud bakterid, ei saa seda kergesti rünnata. Ilmselt tagab nukleotiidide metüleerimine enne nende ühendamist kogu DNA ahela kaitsmise.

Tümiin kaitseb DNA-d ka muul viisil. Kui vaadata nukleiinhapete, fosfaatide, suhkrute ja aluste komponente, näete, et need kõik on väga hüdrofiilsed (vees lahustuvad). Ilmselt muudab hüdrofoobse (vees lahustumatu) metüülrühma lisamine osa DNA-st molekuli omadusi. Peamine mõju on see, et ülejäänud DNA tõrjub metüülrühma, viies selle spiraali peamisesse soonde fikseeritud asendisse. See lahendab olulise uratsiiliprobleemi - ehkki see eelistab adeniini, võib uratsiil paarituda peaaegu iga muu alusega, kaasa arvatud iseendaga, sõltuvalt sellest, kuidas ta end heeliksis asetseb. Alandades ühe konformatsiooni, piirab metüülrühm uratsiili (tümiini) paaristamist ainult adeniiniga. See parandab oluliselt DNA replikatsiooni efektiivsust, vähendades mittevastavuste määra ja seeläbi mutatsioone.



See küsimus ja vastus tõlgiti automaatselt inglise keelest.Algne sisu on saadaval stackexchange-is, mida täname cc by-sa 3.0-litsentsi eest, mille all seda levitatakse.
Loading...