Автор: Равин Н.В.Статей: 3Нуклеотидные последовательностиНУКЛЕОТИДНЫЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИАвторы: Н.В. РавинНУКЛЕОТИДНЫЕ ПОСЛЕ ДОВАТЕЛЬ НО СТИ, порядок следования нуклеотидных остатков в нуклеиновых кислотах. Н. п. ДНК записываются в виде последовательностей букв, обозначающих входящие в нуклеотиды азотистые основания: A - аденин, G - гуанин, C - цитозин, T - тимин, без пробелов, в направлении от 5 ′ -конца к 3 ′ -концу, напр. GATTC. В РНК вместо тимина присутствует урацил (U). Одна Н. п. комплементарна другой, если она содержит в каждом положении комплементарный нуклеотид (A к T, G к C) и читается в противоположном направлении. Напр., комплементарной последовательностью для GATTCC является последовательность GGAATC. В двунитевой молекуле ДНК Н. п. двух цепей являются комплементарными. Помимо символов G, A, T и C, соответствующих одному из четырёх нуклеотидов, для записи Н. п. ДНК в случаях, когда точная последовательность неизвестна, несущественна или существуют её варианты, по рекомендации ИЮПАК используют символы, обозначающие неопределённость: R = G или A, Y = T или C, K = G или T, M = A или C, S = G или C, W = A или T, B = G или T или C, D = G или A или T, H = A или C или T, V = G или C или A, N = любой нуклеотид. Аналогично записываются Н. п. в РНК. В биологич. системах Н. п. ДНК содержат информацию, используемую живой клеткой для синтеза определённых белков и РНК, для регуляции экспрессии генов. В частности, Н. п. определяет последовательность аминокислот в синтезируемом клеткой белке. Последовательность трёх оснований, называемая кодоном, соответствует одной аминокислоте, соответствие между возможными сочетаниями трёх оснований и кодируемой аминокислотой определяется генетическим кодом. Механизм передачи информации, содержащейся в Н. п., описывается центр. догмой молекулярной биологии: информация передаётся от нуклеиновых кислот к белку. ДНК транскрибируется по принципу комплементарности с образованием молекулы мРНК, которая служит матрицей для синтеза белка рибосомой. У РНК-содержащих вирусов информация об аминокислотной последовательности вирусных белков записана в Н. п. вирусной РНК. Н. п. определяется с помощью секвенирования ДНК. Поскольку Н. п. ДНК живого организма кодирует всю необходимую для его жизни и размножения информацию, определение Н. п. является важной основой для изучения биологич. объекта (см. Геномика). Напр., в медицине оно может быть использовано для идентификации и диагностики изменений Н. п., определяющих генетич. болезни. Определённые с помощью секвенирования Н. п. хранятся в цифровом формате, в виде последовательностей букв. Эти последовательности могут быть помещены в базы данных Н. п., их можно анализировать методами биоинформати ки и использовать в качестве матриц при создании ДНК с помощью химич. синтеза. Литература Лит.: Watson J. D., Crick F. H. C. Molecular structure of nucleic acid: a structure for deoxyribose nucleic acid // Nature. 1953. Vol. 171. № 4356; Молекулярная биология. Структура и биосинтез нуклеиновых кислот / Под ред. А.С. Спирина. М., 1990. Палиндромы Вверху - палиндром (выделен серым цветом, его центр симметрии показан стрелкой) в участке молекулы ДНК. Внизу - образуемая палиндромом крестообразная структура в молекуле ДНК. ПАЛИНДРОМЫАвторы: Н.В. РавинПАЛИНДРОМЫ в молекулярной генетике, участки ДНК или РНК, в которых последовательность нуклеотидов совпадает с комплементарной ей последовательностью при чтении в направлении от 5’-конца к 3’-концу. Напр., последовательность ДНК 5’- ACCGCGGT-3’ является П., поскольку комплементарной ей последовательностью другой цепи, читаемой в направлении от 5’- конца к 3’-концу, является точно такая же последовательность (рис.). П. имеет центр (ось) симметрии, относительно которого последовательности левой и правой половины также комплементарны друг другу (т. е. ACCG и TGGC), поэтому одноцепочечный П. может образовывать двухцепочечные структуры - шпильки, а палиндромные участки в двухцепочечных молекулах нуклеиновых кислот могут формировать крестообразные структуры, в которых каждая из цепей образует шпильки. П. являются частным случаем инвертированного повтора, т. е. последовательностей нуклеотидов, которые повторяются в противоположной ориентации в той же молекуле ДНК. П., как и инвертированные повторы, - важные структурно-функциональные элементы ДНК. Они участвуют в обеспечении процессов терминации транскрипции и часто являются местами связывания регуляторных белков, напр. репрессоров. Короткие П. (4-8 пар нуклеотидов) - мишени для эндонуклеаз рестрикции - ферментов, гидролизующих фосфодиэфирные связи в симметричных участках на обеих цепях ДНК. Термин «П.» заимствован из языкознания. Литература Лит.: Молекулярная биология. Структура и биосинтез нуклеиновых кислот. М., 1990. Полимеразная цепная реакция Схема полимеразной цепной реакции. Направление цепей ДНК от 5 ′ - к 3 ′ -концу указано стрелками. Праймеры и их последовательности в амплифицированной ДНК выделены пунктирной линией. Серые овалы обозначаю... ПОЛИМЕРАЗНАЯ ЦЕПНАЯ РЕАКЦИЯАвторы: Н.В. РаввинПОЛИМЕРАЗНАЯ ЦЕПНАЯ РЕАКЦИЯ (ПЦР), метод молекулярной биологии, позволяющий увеличить число копий определённой последовательности ДНК. Схема ПЦР разработана К. Муллисом. Метод основан на многократном избирательном копировании (амплификации) того или иного участка ДНК с помощью фермента ДНК-полимеразы в условиях in vitro. Специфичность амплификации обеспечивается использованием для инициации синтеза ДНК двух коротких одноцепочечных фрагментов (затравок, или праймеров), комплементарных нуклеотидным последовательностям концов участка ДНК, подлежащего амплификации, и ориентированным 3 ′ -концами навстречу друг другу (рис.). При проведении ПЦР многократно повторяют циклы нагревания и охлаждения, в ходе которых происходят последовательная термич. денатурация двунитевой ДНК (стадия 1), взаимодействие (отжиг) праймеров с цепями однонитевых молекул ДНК после понижения темп-ры (стадия 2) и инициируемый с праймеров синтез нуклеотидных последовательностей ДНК амплифицируемого участка, осуществляемый термостабильной ДНК-полимеразой (стадия 3, элонгация). Праймеры оказываются встроенными в молекулы вновь синтезируемой ДНК, которые на следующем цикле ПЦР, в свою очередь, могут служить матрицами для синтеза комплементарной цепи. Т. о., в каждом цикле должно происходить удвоение молекул ДНК, а многократное повторение циклов приводит к экспоненциальному накоплению продукта. За 30 циклов количество синтезированного фрагмента может приблизиться к 1 млрд. ПЦР применяется в генетич. инженерии для получения рекомбинантных ДНК; с его помощью в амплифицированную последовательность вносятся необходимые изменения: вводят сайты рестрикции, осуществляют нуклеотидные замены и др. Метод используется для диагностики наследственных и инфекционных заболеваний. Он лежит в основе идентификации личности (см. ДНК-типирование), установления родства людей, выявления половой принадлежности людей по останкам. На его основе разработаны методы высокоточной лабораторной диагностики заболеваний, передающихся половым путём (хламидиоза, уреаплазмоза, микоплазмоза, цитомегаловирусной инфекции и СПИДа). Литература Лит.: Saiki R. K. a. o. Enzymatic amplification of beta-globin genomic sequences and restriction site analysis for diagnosis of sickle cell anemia // Science. 1985. Vol. 230. № 4732; Щелкунов С.Н. Генетическая инженерия. 2-е изд. Новосиб., 2004. |
 |