שְׁאֵלָה:
מדוע משתמשים בתימין במקום ב- uracil ב- DNA?
Rory M
2011-12-17 02:57:09 UTC
view on stackexchange narkive permalink

מה היתרון שהשיג החלפת תימין ב- uracil ב- DNA? קראתי בעבר שזה נובע מהתימין "מוגן טוב יותר" ולכן מתאים יותר לתפקיד האחסון של DNA, שנראה בסדר בתיאוריה, אבל מדוע תוספת של קבוצת מתיל פשוטה הופכת את הבסיס למוגן יותר?

פרסמתי כעת את השאלה המקורית, ["מדוע משתמשים ב- uracil, ולא ב- thymine?"] (Http://biology.stackexchange.com/questions/57990/why-is-uracil-rather-than-thymine -בנוסף- in-rna) בנפרד, כמובטח.
שְׁלוֹשָׁה תשובות:
#1
+112
Mad Scientist
2011-12-17 03:18:37 UTC
view on stackexchange narkive permalink

בעיה אחת מרכזית בשימוש ב- uracil כבסיס היא ש ציטוזין יכול להיות מקומם, הממיר אותו ל- uracil. זו אינה תגובה נדירה; זה קורה בערך 100 פעמים לכל תא, ביום. אין זו בעיה עיקרית בשימוש בתימין, מכיוון שהתא יכול לזהות בקלות כי האורציל אינו שייך לשם ויכול לתקן אותו על ידי החלפתו שוב בציטוזין.

cytosine deamination

יש אנזים, uracil DNA glycosylase, שעושה בדיוק את זה; הוא נכרת בסיסי אוראסיל מדנ"א כפול גדילי. זה יכול לעשות זאת בבטחה כיוון שאוראסיל לא אמור להיות נוכח ב- DNA ועליו להיות תוצאה של שינוי בסיס.

אם היינו משתמשים ב- uracil ב- DNA זה לא יהיה כל כך קל להחליט כיצד לתקן את השגיאה. זה ימנע את השימוש במסלול תיקון חשוב זה.

חוסר היכולת לתקן נזק כזה אינו משנה לרנ"א שכן ה- mRNA הוא יחסית קצר יחסית וכל שגיאה אפשרית אינה מובילה לנזק מתמשך. . זה חשוב מאוד לדנ"א שכן השגיאות נמשכות בכל שכפול. עכשיו זה מסביר מדוע יש יתרון לשימוש בתימין ב- DNA, זה לא מסביר מדוע RNA משתמש ב- uracil. הייתי מניח שזה פשוט התפתח ככה ולא היה שום חסרון משמעותי שניתן לבחור נגדו, אבל יכול להיות שיש סיבה טובה יותר (ביוסינתזה קשה יותר של תימין, אולי?).

תמצא קצת יותר מידע על כך ב "ביולוגיה מולקולרית של התא" מאת ברוס אלברטס ואח '. בפרק על תיקון DNA (מעמ' 267 ואילך במהדורה הרביעית).

תמיד הנחתי שרובוז מחובר טוב יותר לאוראציל ודאוקסיריבוז מחובר טוב יותר לתימין. ככל הידוע לך, זה לא בהכרח נכון?
@fredsbend ה- 2'OH של הריבוז וקבוצת המתיל של התימין די רחוקים זה מזה, אין דרך ברורה שהם ישפיעו זה על זה.
לביקורת טלאולוגית עוצמתית על הטיעון שהועלה בתשובה זו, ראה [המעבר האבולוציוני מאוראסיל לתימין מאזן את הקוד הגנטי] (https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/%28SICI%291099- 128X% 28199603% 2910% 3A2% 3C163% 3A% 3AAID-CEM415% 3E3.0.CO% 3B2-S). (ראה הערות [כאן] (https://biology.stackexchange.com/q/78534/1136)). מהות הביקורת היא זו: כיצד יכולה האבולוציה 'לראות' את האפשרות העתידית לפתח את מנגנון התיקון המתואר בתשובה לעיל?
#2
+53
Ctina
2011-12-17 04:07:59 UTC
view on stackexchange narkive permalink

קיומו של תימין ב- DNA במקום uracil נובע ככל הנראה מתהליך אבולוציה שהפך את ה- DNA ליציב יותר.

לתימין יש עמידות רבה יותר למוטציה פוטוכימית, מה שהופך את המסר הגנטי ליציב יותר. הסבר גס מדוע תימין מוגן יותר מאשר אורציל, ניתן למצוא במאמר

Arthur M, L., מדוע DNA מכיל תימין ו- RNA uracil? כתב העת לביולוגיה תיאורטית, 1969. 22 (3): עמ '. 537-540.

המספק שלוש סיבות עיקריות לקרותו:

  1. "אנרגיית עירור ב- DNA היא ניידת, ובסופו של דבר מועברת לשיירי תימין, שהם האתרים של נזק לקרינה. "

  2. " אורציל אך לא תימין יוצר תוצר פוטואידרציה יציב. ניתן להקטין באופן חלקי את הדימריזציה של התימין על ידי הקרנה יחסית אורכי גל ארוכים יותר, בעוד שתהליך זה פחות יעיל עבור דימרים אורציליים בגלל תגובת הפוטו-הידרציה המתחרה "

  3. " מוטציה פוטוכימית היא, או לפחות הייתה בבת אחת, בעיה רצינית, מכיוון שקיימת סדרת אנזימים לתיקון נזקי קרינה. לכן עמידות בפני נזקי קרינה הייתה יתרון סלקטיבי חשוב. "

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

לתימין יש עמידות רבה יותר למוטציה פוטוכימית, מה שהופך את המסר הגנטי ליציב יותר. זה מציע הסבר גס מדוע התימין מוגן יותר מאשר אורציל.

עם זאת, השאלה האמיתית היא: מדוע תימין מחליף אוראציל ב- DNA? הדבר החשוב לשים לב הוא שאמנם אוראציל קיים הן אורידין (U) והן דאוקסי-אורידין (dU), אך התימין קיים רק כדאוקסי-תימידין (dT). אז נשאלת השאלה: מדוע תאים טורחים למתיל אורציל לתימין לפני שניתן להשתמש בו ב- DNA? והתשובה הקלה היא: מתילציה מגנה על ה- DNA.

מלבד השימוש ב- dT במקום ב- dU, רוב האורגניזמים משתמשים גם באנזימים שונים כדי לשנות DNA לאחר שהוא מסונתז. שני אנזימים כאלה, סכר ו- dcm אדנינים מתילטים וציטוזינים, בהתאמה, לאורך כל גדיל ה- DNA. מתילציה זו הופכת את ה- DNA לזיהוי עבור גרעינים רבים (אנזימים המפרקים DNA ו- RNA), כך שלא ניתן לתקוף אותו בקלות על ידי פולשים, כמו נגיפים או חיידקים מסוימים. ברור, מתילציה של הנוקלאוטידים לפני שהם משולבים מבטיחה כי כל גדיל ה- DNA מוגן.

תימין גם מגן על ה- DNA בדרך אחרת. אם אתה מסתכל על הרכיבים של חומצות גרעין, פוספטים, סוכרים ובסיסים, אתה רואה שכולם הידרופיליים מאוד (מסיסים במים). ברור שהוספת קבוצת מתיל הידרופובית (שאינה מסיסה במים) לחלק מה- DNA תשנה את מאפייני המולקולה. ההשפעה העיקרית היא שקבוצת המתיל תדחה על ידי שאר ה- DNA, ותעביר אותה למצב קבוע בחריץ הראשי של הסליל. זה פותר בעיה חשובה עם uracil - אף על פי שהוא מעדיף אדנין, uracil יכול להתבסס כמעט עם כל בסיס אחר, כולל עצמו, תלוי באופן שבו הוא ממוקם בסליל. על ידי הדבקה של קונפורמציה אחת, קבוצת המתיל מגבילה את האורציל (תימין) להתאמה רק עם אדנין. זה משפר מאוד את יעילות שכפול ה- DNA, על ידי הפחתת קצב אי ההתאמה, ובכך מוטציות.



שאלה ותשובה זו תורגמה אוטומטית מהשפה האנגלית.התוכן המקורי זמין ב- stackexchange, ואנו מודים לו על רישיון cc by-sa 3.0 עליו הוא מופץ.
Loading...