Русский
!

Presentations

On the role of G/C tracks in the structural organization of the human genome

Komarov V.M., Samchenko A.A., Kondratiev M.S.

Institute of Cell Biophysics of RAS FRC PSCBR RAS, Pushchino Moscow region, Institutskaya 3

Установление общих закономерностей появления повторяющихся и уникальных нуклеотидных последовательностей (треков) в структурно-функциональной организации геномов различных групп организмов остается важнейшей задачей современной геномики. Устоялось положение о ключевой роли GC пар (как пар с наибольшей термодинамической устойчивостью) в формировании теpмоадаптации двойной спирали ДНК, в определении pазмеpов кодиpующих поcледовательноcтей геномов живых организмов, а также в инициировании механизма спонтанных мутаций. Нами недавно, исходя из данных секвенирования геномов широкого ряда эукариот было выявлено, однако, общее доминирование встречаемости моно poly(dA)n, poly(dT)n и смешанных W(А/Т) треков над подобными треками из GC-пар в структуре ДНК. Природа наблюдаемого явления приоритетности АТ-пар на наш взгляд нетривиальна. Вполне вероятно, что ключевую роль здесь играет установленная нами ранее скрытая, разная размерность исходного полиморфизма геометрии водородного связывания уотсон-криковских АТ- и GC-пар. Полиморфизм обусловлен наличием в их структуре экзоциклических амино групп пирамидального строения. Квантово-химические оценки показали, что АТ-пары обладают двукратным, а GC-пары – четырехкратным вырождением геометрии своего комплементарного Н-спаривания. Именно пониженный структурный полиморфизм АТ-пар по сравнению с 4-кратным полиморфизмом комплементарных GC-пар выступает, по-видимому, главным фактором «пpедпочтительного иcпользования» пpиpодой аденин-тиминовых паp для надежности протекания процессов сохранения и передачи генетической информации в ДНК-системах.

Остается, однако, главный вопрос: где все же и каким образом в таком случае реализуется геномный GC состав? В данной работе на примере генома человека детально проанализирована с использованием методов сравнительной геномики встречаемость А/Т и G/C треков различной длины в структуре экзонов и интронов отдельных хромосом, а также в их негенных областях. Было получено, что при общем доминировании в хромосомах А/Т треков в структуре их экзонов реализуется необычно высокая концентрация треков S(G/C), как правило длиной ~ до 30-35 пар оснований. По виду асимптотики доминирования этих треков все хромосомы могут быть подразделены на 3 типа: I-тип (хромосомы 1, 6, 7, 8, 9, 11, 15, 16, 17, 19, 20, 21, 22 с самым высоким GC составом в экзонах, от 51 до 58%); II-тип (хромосомы 2, 3, 4, 5, 10,12, 13, 14 , 18, Х с GC-составом экзонов, от 47-51%); III-тип хромосом где в экзонах, однако, нет явного доминирования S треков (это Y-хромосома, но GC состав здесь ~ 50% и мтДНК, GC=45%). Сделан анализ связи полученной систематики хромосом со спецификой протекания в них процессов точечных спонтанных мутаций.

© 2004 Designed by Lyceum of Informational Technologies №1533