Sekwencja konsensusu - Consensus sequence

W biologii molekularnej i bioinformatyki The konsensusowa sekwencja (lub kanoniczna sekwencja ) jest obliczana celu najczęstszych pozostałości, albo nukleotydu lub aminokwasu , występujących w każdej pozycji w dopasowaniu sekwencji . Przedstawia wyniki wielokrotnego dopasowania sekwencji, w których powiązane sekwencje są porównywane ze sobą i obliczane są podobne motywy sekwencji . Taka informacja jest ważna przy rozważaniu enzymów zależnych od sekwencji, takich jak polimeraza RNA .

Znaczenie biologiczne

Miejsce wiązania białka, reprezentowane przez sekwencję konsensusową, może być krótką sekwencją nukleotydów, która występuje kilka razy w genomie i uważa się, że odgrywa tę samą rolę w różnych lokalizacjach. Na przykład, wiele czynników transkrypcyjnych rozpoznać konkretne wzory w promotorów tych genów są regulować. W ten sam sposób enzymy restrykcyjne zwykle mają palindromiczne sekwencje konsensusowe, zwykle odpowiadające miejscu, w którym przecinają DNA. Transpozony działają w bardzo podobny sposób podczas identyfikacji sekwencji docelowych do transpozycji. Wreszcie, miejsca składania (sekwencje bezpośrednio otaczające granice ekson - intron ) można również uważać za sekwencje konsensusowe.

Zatem sekwencja konsensusowa jest modelem domniemanego miejsca wiązania DNA : uzyskuje się ją przez dopasowanie wszystkich znanych przykładów określonego miejsca rozpoznawania i definiuje się jako wyidealizowaną sekwencję, która reprezentuje dominującą zasadę w każdej pozycji. Wszystkie rzeczywiste przykłady nie powinny różnić się od konsensusu więcej niż kilkoma podstawieniami, ale liczenie niezgodności w ten sposób może prowadzić do niespójności.

Jakakolwiek mutacja pozwalająca zmutowanemu nukleotydowi w rdzeniowej sekwencji promotora wyglądać bardziej jak sekwencja konsensusowa jest znana jako mutacja w górę . Ten rodzaj mutacji ogólnie wzmacnia promotor, a zatem polimeraza RNA mocniej wiąże się z DNA, który chce transkrybować, a transkrypcja jest zwiększona. Wręcz przeciwnie, mutacje niszczące konserwatywne nukleotydy w sekwencji konsensusowej są znane jako mutacje w dół . Te typy mutacji zmniejszają transkrypcję, ponieważ polimeraza RNA nie może już tak ściśle wiązać się z rdzeniową sekwencją promotora.

Analiza sekwencji

Opracowywanie oprogramowania do rozpoznawania wzorców jest głównym tematem genetyki , biologii molekularnej i bioinformatyki . Specyficzne motywy sekwencji mogą funkcjonować jako sekwencje regulatorowe kontrolujące biosyntezę lub jako sekwencje sygnałowe, które kierują cząsteczkę do określonego miejsca w komórce lub regulują jej dojrzewanie. Ponieważ funkcja regulacyjna tych sekwencji jest ważna, uważa się, że są one konserwowane przez długie okresy ewolucji . W niektórych przypadkach pokrewieństwo ewolucyjne można oszacować na podstawie stopnia ochrony tych stanowisk.

Notacja

Konserwatywne motywy sekwencji nazywane są sekwencjami konsensusowymi i pokazują, które reszty są konserwowane, a które są zmienne. Rozważmy następującą przykładową sekwencję DNA :

A [CT] N {A} YR

W tym zapisie A oznacza, że ​​A zawsze występuje w tej pozycji; [CT] oznacza C lub T; N oznacza dowolną podstawę; a {A} oznacza każdą zasadę z wyjątkiem A. Y oznacza dowolną pirymidynę , a R oznacza dowolną purynę .

W tym przykładzie notacja [CT] nie wskazuje na względną częstotliwość C lub T występującą w tym miejscu. Alternatywna metoda przedstawiania sekwencji konsensusu wykorzystuje logo sekwencji . Jest to graficzne przedstawienie sekwencji konsensusowej, w której rozmiar symbolu jest powiązany z częstotliwością występowania danego nukleotydu (lub aminokwasu) w określonej pozycji. W logach sekwencji, im bardziej konserwowana reszta, tym większy jest rysowany symbol tej reszty; im rzadziej, tym mniejszy symbol. Logo sekwencji można generować za pomocą WebLogo lub za pomocą Gestalt Workbench , publicznie dostępnego narzędzia do wizualizacji napisanego przez Gustavo Glusmana z Institute for Systems Biology .

Oprogramowanie

Narzędzia bioinformatyczne są w stanie obliczyć i wizualizować sekwencje konsensusu. Przykładami narzędzi są JalView i UGENE .

Zobacz też

Bibliografia