WikiDer > Nukleotidsequenz

Interaktives Diagramm. Das Nukleinsäurestruktur. Beispielsweise RNA von a Ribozym und Telomerase (PDB: 4R4V, 1M85​).

Das Nukleotidsequenz ist die lineare Ordnung von Nukleotide in einem DNA- oder RNA-Molekül, gekennzeichnet durch eine Reihe von Buchstaben (ein, C, G, t oder SIE) jeder für einen Base in der Nukleinsäure. Herkömmlicherweise wird die Nukleotidsequenz vom 5'-Ende zum 3'-Ende präsentiert, da dies die Richtung ist, in der die Nukleinsäure synthetisiert wird. Bei doppelsträngiger DNA ist die Sinnesstrang (Kodierungsstrang) gezeigt.

Da Nukleinsäuren normalerweise unverzweigte Polymere sind, ist die Angabe der Sequenz eine Möglichkeit, die atomare Struktur des gesamten Moleküls zu definieren. Aus diesem Grund wird die Nukleinsäuresequenz auch als bezeichnet Primärstruktur genannt, in Analogie zu der mit Proteinen. Nukleinsäuren haben auch Eigenschaften sekundär und tertiäre Strukturen.

Die Sequenz einer Nukleinsäure ist eine Darstellung von Information. Die Nukleotidsequenz in der DNA bildet a Code die zur Herstellung von Proteinen verwendet wird. Proteine ​​wiederum bilden die Grundlage der Morphologie und Physiologie des Organismus. Bei der Zellteilung und Vermehrung wird eine Kopie der Erbinformation weitergegeben.

Nukleotide

sehen Nukleotid für den Hauptartikel zu diesem Thema.

Allgemeine Struktur eines Nukleotids, mit der Phosphatgruppe am 5'-Ende und der Hydroxylgruppe der Ribose am 3'-Ende

Nukleinsäuren sind Ketten verknüpfter Monomere, die Nukleotide werden genannt. Ein Nukleotid besteht aus drei Teilen: a Phosphatgruppe, ein fünf Zucker (ribose im Fall von RNA, Desoxyribose in DNA) und a Nukleobasen oder Stickstoffbasis. Die Phosphatgruppen und fünf Zucker bilden das Rückgrat der Nukleinsäurekette. Die Nukleobasen können sich durch Wasserstoffbrücken an andere Basen binden.

Die vier Nukleotide eines DNA-Strangs – Adenin, Cytosin, Guanin, Thymin – sind durch a . kovalent miteinander verbunden Phosphodiesterbindung. Typischerweise werden die Buchstaben einer Sequenz zusammengeschrieben, wie in der Sequenz AAAGCTTGAC, von links nach rechts in 5'- nach 3'-Richtung gelesen. Eine Sequenz befindet sich auf dem Kodierungsstrang wenn es die gleiche reihenfolge wie es hat transkribierte RNA.

Eine Nukleotidkette kann nur Basenpaare mit einer anderen Kette, wenn die Basen einer Kette komplementär sind zu denen der anderen Kette: A steht einem T gegenüber und C ist einem G gegenüber. Die komplementäre Sequenz von TTAC ist beispielsweise GTAA. In einem doppelsträngigen DNA-Molekül ist der Sense-Strang komplementär zum Antisense-Strang.

Notation

Die korrekte Schreibweise einer Nukleinsäuresequenz wurde formalisiert durch IUPAC 1970.^[2] Stickstoffbasen werden durch die Anfangsbuchstaben ihres chemischen Namens angezeigt: Guanin, Cytosin, Adenin und Thymin. Es gibt auch elf Buchstaben für mehrdeutig Nukleotide, wenn nicht sicher ist, welches Nukleotid sich an einer bestimmten Position befindet; diese beziehen sich auf jede mögliche Kombination der vier DNA-Basen. Mehrdeutigkeit tritt unter anderem bei Fehlern in DNA-Sequenzierung, formulieren a Konsensussequenz oder zu Einzelnukleotidpolymorphien spezifizieren.

Trotz seiner nahezu universellen Akzeptanz weist das IUPAC-System eine Reihe von Einschränkungen auf, die sich aus seiner Abhängigkeit vom lateinischen Alphabet ergeben. Die eingeschränkte Lesbarkeit römischer Großbuchstaben (wie die Unterscheidung zwischen C und G) kann bei der Verarbeitung großer Datenmengen zum Problem werden. Aus diesem Grund wurden andere Strategien entwickelt, um genetische Daten darzustellen, wie z Notenzeilenprojektion.^[3]

Neben den fünf Grundnukleotiden enthalten DNA und RNA meist auch Basen, die nach Bildung der Nukleinsäurekette modifiziert wurden. Die am häufigsten vorkommende modifizierte Base in der DNA ist 5-Methylcytidin (m5C). RNA enthält viele verschiedene modifizierte Basen, wie z Pseudouridin (Ψ), Dihydrouridin (D), inosin (ICH), ribothymidin (rT) und 7-Methylguanosin (m7G).^[4]

Hypoxanthin und Xanthin sein Häftling Basen (d. h. Basen, bei denen die Amingruppe durch a . ersetzt wurde) Carbonylgruppe), die in Gegenwart von a . entstehen mutagen. Hypoxanthin wird aus Adenin und Xanthin aus Guanin hergestellt.^[5] Die Desaminierung von Cytosin führt zu Uracil.

Sequenzierung

sehen DNA-Sequenzierung für den Hauptartikel zu diesem Thema.

DNA-Sequenzierung ist der Satz von Techniken, die verwendet werden, um die Nukleotidsequenz eines bestimmten DNA-Fragments zu bestimmen. Die Nukleotidsequenz in der DNA kodiert die notwendigen Informationen, die bestimmen, wie eine Zelle überlebt und sich fortpflanzt. Der DNA-Sequenzierung kommt daher in der Grundlagenforschung und in der Kartierung eine große Bedeutung zu Beziehung und systematisch. Ebenfalls RNA-Sequenzierung ist ein wichtiger Weg, um zu verstehen, wie die Informationen im Genom von Zellen unter verschiedenen Bedingungen genutzt werden.^[6]

Chromatogramm eines automatisierten DNA-Sequenzers. Jeder farbige Peak repräsentiert ein Nukleotid in der Sequenz.

Ende 70er Jahre neue Wege wurden entdeckt, um die Nukleotidsequenz eines gereinigten DNA-Moleküls zu bestimmen. Eine einfache und effiziente Methode war 'Sanger-Sequenzierung', mit dem unter anderem das Genom von E coli, die Fruchtfliege Drosophila, der Nematode C. elegans, entziffern die Maus und den Menschen. Seit den 2010er Jahren wurden viel billigere und schnellere Techniken entwickelt, um DNA zu sequenzieren. Rasante Entwicklungen machten es möglich, innerhalb eines Tages die gesamte DNA-Sequenz eines Menschen aufzuklären.^[6]

In der Medizin wird die DNA-Sequenzierung verwendet, um zu identifizieren und zu diagnostizieren genetische Störungen und Therapien entwickeln. Genforschung zu Krankheitserreger ist ein wichtiger Weg, um eine gezielte Behandlung einer Infektion zu entwickeln. Biotechnologie ist eine schnell wachsende Disziplin, die fast ausschließlich auf DNA-Kenntnissen basiert; Eingriffe in das Genom erfolgen über genetische Manipulation und Gentechnik.

Siehe auch

• Genotyp
• Genomik