Pitanje:
Zašto se timin, a ne uracil, koristi u DNA?
Rory M
2011-12-17 02:57:09 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Koja je prednost supstitucijom timina uracilom u DNA? Ranije sam pročitao da je to zbog toga što je timin "bolje zaštićen" i stoga prikladniji za ulogu pohrane DNK, što se u teoriji čini u redu, ali zašto dodavanje jednostavne metilne skupine čini bazu bolje zaštićenom?

Sad sam objavio izvorno pitanje, ["Zašto se uracil, a ne timin, koristi u RNA?"] (Http://biology.stackexchange.com/questions/57990/why-is-uracil-rather-than-thymine -upotrebljen-u-rna) odvojeno, kako je i obećano.
Tri odgovori:
#1
+112
Mad Scientist
2011-12-17 03:18:37 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Jedan od glavnih problema korištenja uracila kao baze je taj što citozin može biti deaminiran, što ga pretvara u uracil. Ovo nije rijetka reakcija; to se događa oko 100 puta po stanici, dnevno. To nije glavni problem pri korištenju timina, jer stanica lako može prepoznati da uracil tamo ne pripada i može ga popraviti zamjenom citozinom.

cytosine deamination

Postoji enzim, uracil DNA glikozilaza, koji čini upravo to; izrezuje baze uracila iz dvolančane DNA. To može sigurno učiniti jer uracil ne bi trebao biti prisutan u DNA i mora biti rezultat modifikacije baze.

Sada, ako bismo koristili uracil u DNA, ne bi bilo tako lako odlučite kako popraviti tu pogrešku. To bi spriječilo upotrebu ovog važnog puta popravka.

Nemogućnost popravljanja takve štete nije važna za RNA jer je mRNA relativno kratkotrajna i sve potencijalne pogreške ne dovode do trajnih oštećenja . Za DNK je puno važno jer se pogreške nastavljaju tijekom svake replikacije. Ovo objašnjava zašto je prednost upotreba timina u DNA, ne objašnjava zašto RNA koristi uracil. Pretpostavljam da se to samo tako razvilo i nije bilo značajnih nedostataka protiv kojih bi se moglo izabrati, ali možda postoji bolji razlog (možda teža biosinteza timina?).

Naći ćete malo više informacija o tome u "Molekularna biologija stanice" Brucea Albertsa i dr. u poglavlju o popravljanju DNK (sa stranice 267 u 4. izdanju).

Uvijek sam samo pretpostavljao da je riboza bolje vezana za uracil, a dezoksiriboza bolje za timin. Koliko znate, to nije nužno istina?
@fredsbend 2'OH riboze i metilna skupina timina prilično su udaljene jedna od druge, nema očitog načina na koji bi mogle utjecati jedna na drugu.
Za snažnu teleološku kritiku argumenta iznesenog u ovom odgovoru, pogledajte [Evolucijski prijelaz iz uracila u timin uravnotežuje genetski kod] (https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/%28SICI%291099- 128X% 28199603% 2910% 3A2% 3C163% 3A% 3AAID-CEM415% 3E3.0.CO% 3B2-S). (vidi komentare [ovdje] (https://biology.stackexchange.com/q/78534/1136)). Suština kritike je sljedeća: kako evolucija može "vidjeti" buduću mogućnost razvoja mehanizma popravka opisanog u gore navedenom odgovoru?
#2
+53
Ctina
2011-12-17 04:07:59 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Postojanje timina u DNA umjesto uracila očito je posljedica evolucijskog procesa koji je DNA učinio stabilnijim.

Timin ima veću otpornost na fotokemijske mutacije, što genetsku poruku čini stabilnijom. Grubo objašnjenje zašto je timin zaštićeniji od uracila nalazi se u članku

Arthur M, L., Zašto DNA sadrži timin i RNA uracil? Časopis za teorijsku biologiju, 1969. 22 (3): str. 537-540.

što daje tri glavna razloga da se to dogodi:

  1. "Energija pobude u DNK je pokretna i na kraju se prenosi na ostatke timina, koji su mjesta radijacijskog oštećenja. "

  2. " Uracil, ali ne i timin, tvori stabilan fotohidracijski produkt. Dimeralizacija timina može se djelomično fotoreverzirati zračenjem na relativno duljih valnih duljina, dok je ovaj postupak manje učinkovit za dimere uracila zbog konkurentske reakcije fotohidracije "

  3. " Fotokemijska mutacija je ili je barem jednom bila ozbiljan problem budući da postoji niz enzima za popravak oštećenja od zračenja. Stoga je otpornost na oštećenja od zračenja bila važna selektivna prednost. "

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

Timin ima veću otpornost na fotokemijske mutacije, što genetsku poruku čini stabilnijom. Ovo nudi grubo objašnjenje zašto je timin zaštićeniji od uracila.

Međutim, pravo pitanje je: Zašto timin zamjenjuje uracil u DNA? Važno je primijetiti da dok uracil postoji i kao uridin (U) i kao deoksi-uridin (dU), timin postoji samo kao deoksi-timidin (dT). Dakle, postavlja se pitanje: Zašto se stanice trude metilirati uracil u timin prije nego što se on može koristiti u DNA? a jednostavan odgovor je: metilacija štiti DNA.

Osim što koriste dT umjesto dU, većina organizama također koristi razne enzime za modificiranje DNA nakon što je sintetizirana. Dva takva enzima, dam i dcm metilat adenini, odnosno citozini, duž cijelog lanca DNA. Ova metilacija čini DNA neprepoznatljivom za mnoge nukleaze (enzimi koji razgrađuju DNA i RNA), tako da je napadači ne mogu lako napadati, poput virusa ili određenih bakterija. Očito je da metiliranje nukleotida prije nego što se ugrade osigurava zaštitu cijelog lanca DNA.

Timin također štiti DNK na drugi način. Ako pogledate komponente nukleinskih kiselina, fosfata, šećera i baza, vidjet ćete da su sve vrlo hidrofilne (topive u vodi). Očito je da će dodavanje hidrofobne (u vodi netopive) metilne skupine dijelu DNK promijeniti karakteristike molekule. Glavni je učinak da će ostatak DNA odbiti metilnu skupinu, pomičući je u fiksni položaj u glavnom utoru zavojnice. To rješava važan problem s uracilom - premda više voli adenin, uracil se može povezati s gotovo bilo kojom drugom bazom, uključujući sebe, ovisno o tome kako se nalazi u zavojnici. Povezujući ga u jednu konformaciju, metilna skupina ograničava uracil (timin) na uparivanje samo s adeninom. To uvelike poboljšava učinkovitost replikacije DNA, smanjenjem stope neusklađenosti, a time i mutacija.



Ova pitanja su automatski prevedena s engleskog jezika.Izvorni sadržaj dostupan je na stackexchange-u, što zahvaljujemo na cc by-sa 3.0 licenci pod kojom se distribuira.
Loading...