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Rry と Rny のコードパターン
HYC-1979Lesson 7: Translation, Which, Acids
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原始的なコーディングでは、各三重項内の塩基のパターンによって、メッセージが曖昧さなく単一のフレームで読み取れるかどうかが決まります。2つの代替パターンが提唱されています: RRY と RNY。ここで、 R はプリン(AまたはG)を表し、 Y はピリミジン(CまたはU)を表し、 N は任意の塩基を表します。RRYパターンでは、1番目と2番目の位置にプリン、3番目にピリミジンが必要です(R-R-Y)。RNYパターンでは、1番目にプリン、中央に任意の塩基、3番目にピリミジンが必要です(R-N-Y)。したがって、RNYはより広範であり、中央の位置がプリンまたはピリミジンのいずれでもよいため、RRYを部分集合として含みます。

コンマフリー読み取り

三重項コードがコンマフリーであるためには、正しい読み取りフレームのみが有効なコドンを生成する必要があります。RNYコドンの連結配列では、フレームを1つまたは2つの塩基分ずらすと必要なパターンが崩れます。例えば、正しいフレームが位置1のRで始まり位置3のYで終わる場合、+1シフトでは元の塩基2から始まり次のコドンの塩基1で終わるため、3番目の位置はもはやYに制約されません。同様に、+2シフトも失敗します。RNYの中央の「任意」塩基は、3番目の位置が依然としてYでなければならないため、ずれたフレームを救済しません。RRYでは、固定された中央のプリンがさらなる制約を加えます。ずれたフレームでは2番目の位置にプリン、3番目にピリミジンが必要となりますが、これは保証されません。

RRY 対 RNY: パターン比較Rプリン(AまたはG)Yピリミジン(CまたはU)N任意の塩基RRYパターンRRYパターンR-R-Y(プリン–プリン–ピリミジン)中央の位置固定プリン(R)フレームシフト失敗 — ずれた三重項はRRYではない逆相補鎖R-Y-Y(RRYではない)プラス/マイナスプラス鎖のみ折りたたみ限定的 — マイナス鎖はRRYではないRNYパターンRNYパターンR-N-Y(プリン–任意–ピリミジン)中央の位置任意の塩基(RまたはY)フレームシフト失敗 — 3番目の位置は依然としてY逆相補鎖R-N-Y(同じパターン)プラス/マイナス両鎖が一貫している折りたたみ両鎖がRNY様を維持できる逆平行RNYコドンとその逆相補鎖RNYAACプラス鎖5′3′UUGマイナス鎖3′5′5′ → 3′YNRRNYコドン5′-AAC-3′の逆相補鎖は5′-GUU-3′であり、これもR-N-Yに適合します。RRYでは、コドン5′-AGC-3′は5′-GCU-3′となり、これはR-Y-Yパターンであり、R-R-Yではありません。

プラス/マイナス鎖の対称性

RNYコドンの逆相補鎖もRNYです。なぜなら、RはYと対をなし、NはNと対をなすからです。これは、プラス鎖が一貫したRNYメッセージを運ぶ場合、逆相補鎖として合成されるマイナス鎖もまた一貫したRNYメッセージを運ぶことを意味します。対照的に、RRYの逆相補鎖はRRYではなくRYYです。したがって、RRYのプラス鎖はRRYでコードされたマイナス鎖を意味するものではなく、マイナス鎖は異なるパターンを持ち、RRYとして読み取られることはありません。

内部折りたたみと読み取りのトレードオフ

RNAの二次構造は自己相補性に依存します。RNYは逆相補対称であるため、折りたたまれた領域や二本鎖領域は両鎖でRNY様を維持できます。これは、折りたたみ(構造を安定化させ得る)と読み取り(一本鎖でアクセス可能なフレームを必要とする)の間の競合を生み出します。RRYの非対称性は相補鎖を非RRYとするため、読み取り可能なコドンを保持できる折りたたみ構造が狭められます。その結果、RNYは両鎖をメッセージとして機能させることができますが、折りたたみ干渉の増加という代償を伴い、一方RRYはコーディングを一方の鎖に制限し、折りたたみ競合を減少させる可能性があります。

例

RNYコドン5′-AAC-3′を考えてみましょう。その逆相補鎖は5′-GUU-3′であり、これもR-N-Yに適合します。Gはプリン(R)、Uはピリミジン(Y)、Uはピリミジン(Y)です。次に、RRYコドン5′-AGC-3′を考えてみましょう。その逆相補鎖は5′-GCU-3′であり、これはR-Y-Yに適合します(、 、 )、R-R-Yではなく。

重要なポイント
RNYの自己相補性はプラス/マイナス鎖の一貫性を支え、折りたたみ/読み取りの競合を生み出しますが、RRYの非対称性は一貫したコーディングを単一の鎖に制限します。