Комплементарность по одной цепочке ДНК

[Сергей]

ключевой особеностью нуклеотидных (и аминокислотных) последовательностей явлеется то, что p(xy) не равно p(x)*p(y), где x,y-нуклеотиды, а p() -- вероятность собития.

Это значит, что события зависимые. И для подсчета вероятности p(xy) необходимо использовать формулу условной вероятности.

Интересно, что эта история с вероятностями -- это не последствия каких-то квантовомеханических эффектов, которые вырвались на высший уровень, т.к. эти вероятности сильно варьируют для геномов разных видов.

А чьё же тогда последствие?!

Эти вероятности и должны варьировать, поскольку отражают различия в свойствах декодировщиков у разных видов и от того, сколько декодировциков работает с данным участком последовательности.

Если выявятся какие-то общие закономерности для конкретных последовательностей - это будет говорить о физико-химических свойствах НК как носителя информации.

[BorysB]

А чьё же тогда последствие?!

Просто когда я впервые услышал о этих вероятностях и нуклеотидах, я подумал, а почему незльзя оценить с помощью квантовой механики вероятность конкретного нуклеотида присоелиняться к другому конкретному неклеотиду.
А так не олучается. Вероятности во всех геномах разные.

[BorysB]

Инверсии, действительно, выглядят как наиболее правдоподобное объяснение. Но мне не понятно следующее. Я всегда смотрю на это с такой стороны:
Пусть у нас есть последовательность с распределением нуклеотидов
300A 300T 200C 200G
и комплементарная (с такими же количествами нуклеотидов)
300T 300A 200G 200C

Каждая из последовательностей состоит из неделимыху частков разных размеров(генов), распределение нулеотидов внутри каждого из которых не соответствует глобальному. Как нужно обмениваться этими неделимыми участками , чтобы сохраняласть закономерность по одной цепочке, плюс для пар, троек...

Если посмотреть относительное расположение генов в родственных геномах бактерий, то создается впечатнение, что перетасовываются целые участки генов.

Лично мне сложно сходу придумать процедуру, которая бы это делала и сохраняла закономерность.

Возможно какая-то особенность есть в самом процессе инверсии. Я когда-то закидывал в форум вопрос относительно рекомбинаций. Но так и не разобрался толком.

[DNAoidea]

Лично мне сложно сходу придумать процедуру, которая бы это делала и сохраняла закономерность.

На коротких участках видимо имеет значение устранение мис-матчей.

[Сергей]

почему незльзя оценить с помощью квантовой механики вероятность конкретного нуклеотида присоелиняться к другому конкретному неклеотиду.
А так не олучается. Вероятности во всех геномах разные.

Есть много работ по квантовомеханическим расчётам термодинамической устойчивости динуклеотидов в составе ДНК, и даже проект полного обсчёта всех тетрануклеотидов. Именно для поиска таких корреляций.

Сейчас, кстати, читаю ''Расширенный фенотип'' Докинза – там он как раз иронизирует над 2-м правилом Чаргафа. А зря: всё зависит, с какой точки зрения рассматривать отбор – в данном случае в роли единицы отбора как раз выступает единичный нуклеотид.
При репликации целой молекулы ДНК выгодно, чтобы она сохраняла идеальную В-форму, которая характеризуется равномерным чередованием всех оснований в каждой из цепей. Выгодно в том плане, что она при этом быстрее реплицируется. Поэтому отбор и работает в этом направлении. Если, конечно, на него не накладываются другие более мощные факторы. Например,  в геномах вирусов или органелл часто одна из цепей почти полностью кодирует мРНК – соответственно и распределение нуклеотидов будет подчиняться закономерностям распределения кодонов аминокислот.

Так что интерес представляет не само 2-е правило, а отклонения от него на различных участках ДНК, что позволяет классифицировать эти участки как или кодирующие белок, или выполняющие регуляторные, или структурные функции, то есть позволяет делать предсказания о функции данного участка.

[DNAoidea]

Например,  в геномах вирусов или органелл часто одна из цепей почти полностью кодирует мРНК – соответственно и распределение нуклеотидов будет подчиняться закономерностям распределения кодонов аминокислот.

То есть как одна нить? А вторая? тРНК? Разве там гены накладывающиеся? В вируса ещё бывает, а вот в митохондриях кажется нет...

Так что интерес представляет не само 2-е правило, а отклонения от него на различных участках ДНК, что позволяет классифицировать эти участки как или кодирующие белок, или выполняющие регуляторные, или структурные функции, то есть позволяет делать предсказания о функции данного участка.

Согласен - существоание такого распрделение это "бланк" то есть в отсуствии других факторов последовательнсть делается имено такой - по факту существоания.

[Сергей]

То есть как одна нить? А вторая? тРНК? Разве там гены накладывающиеся? В вируса ещё бывает, а вот в митохондриях кажется нет...

Ретровирусы, например, - фактически это мРНК, которая потом встраивается в геном:

http://grok.imb.ac.ru/mmtv/mmtv.html

встраивается, кстати, обычно в нескольких копиях и более-менее случайным образом, так что 2-е правило не нарушается при этом.
В бактериофаге фХ174 (если не ошибаюсь) вообще один участок кодирует последовательность сразу трёх белков - тут уж не о какой свободе выбора нуклеотидов речи быть не может...

[Galicarnax]

Второе правило Чаргаффа: все, что вы хотели, но стеснялись спросить

[Алекс_63]

Второе правило Чаргаффа: все, что вы хотели, но стеснялись спросить

Второе правило Чаргаффа: "В одной цепочке ДНК находится примерно равное количество комплементарных олигонуклеотидов небольшой длины. Отклонения около 1%"
Вопрос.
У каких организмов это отклонение минимально?
У каких организмов это отклонение максимально?
Связаны или нет эти отклонения с вымиранием вида?

Отклонения в 1% - соответствуют открытости биологических систем.
Отклонения в большую либо в меньшую сторону должны приводить к вымиранию. ИМХО.

[Galicarnax]

У каких организмов это отклонение минимально?
У каких организмов это отклонение максимально?
Связаны или нет эти отклонения с вымиранием вида?

Вопросы весьма неожиданные

Отклонение минимально у тех организмов, у которых наиболее большие геномы (обычно оно тем меньше, чем больше последовательность). У человека для разных хромосом отклонение разное - от 0.4 до ~0.005%. Это на грани той точности, которую дают доступные ныне секвенированные последовательности (вопреки популярному мнению, геном человека не секвенирован полностью до сих пор - в каждой хромосоме есть еще прилично пробелов).

Максимально отклонение у митохондрий позвоночных и однонитевых вирусов.

Как это может коррелировать с вымиранием - ума не приложу

[Алекс_63]

Отклонение минимально у тех организмов, у которых наиболее большие геномы (обычно оно тем меньше, чем больше последовательность). У человека для разных хромосом отклонение разное - от 0.4 до ~0.005%.
Максимально отклонение у митохондрий позвоночных и однонитевых вирусов.
Как это может коррелировать с вымиранием - ума не приложу

А каких национальностей расшифрован геном человека? Как у них обстоят дела с живучестью. Похоже они замкнулись (возможно им грозит вымирание).
Об открытости биологических систем и их симметрии я говорил здесь: http://www.paleo.ru/forum/index.php/topic,2799.0.html (Я предполагал 1,5%, но оказывается в реали 1%).
Поддержание симметрии ДНК необходимо для сохранения симметрии организма. ИМХО.

[DNAoidea]

да, свойство, конечно, интересное, и всё-таки дело видимо в инверсиях и ошибочных исправлениях точечных мутаций... сюда же, точнее в инверсии укладывается и тот факт, что чем меньше проверяемый участок, тем слабее соблюдение правила.
Galicarnax - спасибо, очень интересная ссылка! я даже и не знал, что с микросателлитами тоже так... правда речь только о динуклеотидах, интересно как с более длинными. и ещё - автора, анализируя гипотезы как будто не отдаёт отчёта в том, что речь в данном случае идёт об очень значительных временных промежутках - а точнее никак не меньше, чем о трёх миллиардах лет... жаль вот, что процесс хоть и идёт, но всё равно целых генов пока очень мало и сравнительной геномики тоже...

[Galicarnax]

правда речь только о динуклеотидах, интересно как с более длинными

Нет, у меня же там речь не только о динуклеотидах:
В целом тенденция такова: чем длиннее олигонуклеотиды, тем больше нарушается второе правило. Но даже для длины в 9 оснований ошибка ненамного меньше, чем для мононуклеотидов – около процента.
Я строил графики также и для триплетов - они тоже идут красиво парами, причем все, т.к. самокомплементарных триплетов нет.

и ещё - автора, анализируя гипотезы как будто не отдаёт отчёта в том, что речь в данном случае идёт об очень значительных временных промежутках - а точнее никак не меньше, чем о трёх миллиардах лет

Автор отдает отчет. Но я склонен думать, что первые геномы три миллиарда лет назад были намного меньше даже бактериальных. Поэтому параллельно должны были происходить и рост геномов, и хромосомные перестройки (инверсии в том числе), и точечные мутации. Смущает то, как при этом геномы прокариот смогли почти полностью аккуратно покрыться кодирующими областями (здесь, впрочем, надо признать, что большая часть этих кодирующих областей найдена in silico, т.е. больших гарантий нет, что это действительно гены).
Но ежели принять теорию инверсий, то придется сделать вывод, что именно они являются основным механизмом генообразования и эволюции, судя по их интенсивности и вездесущности.

[Алекс_63]

Смущает то, как при этом геномы прокариот смогли почти полностью аккуратно покрыться кодирующими областями

ДНК прокариот кольцевая.
Т.е. симметрия прокариот строилась за счёт замкнутости ДНК в кольцо. Это оказалось тупиковым решением, которое хотя и позволяет иметь концентрированное кодирование.
ДНК эукариот не замкнута и имеет множество не кодирующих областей. Которые, по-видимуму, необходимы для поддержания симметрии организма с одной стороны и с другой стороны позволяют увеличивать структуру самого организма (появились новые органеллы, многоклеточность и т.д.).

[Gilgamesh]

Иногда на клавиатурах западает КЛАВИША ШИФТ иногда какие0-нибу0дь дру0гие 0клавиши. Но раньше не видал, чтобы симметрия западало целое симметрия слово симметрия.симметрия