5
รูปแบบรหัส RRY และ RNY
HYC-1979Lesson 7: Translation, Which, Acids
00:00

ในการเข้ารหัสยุคเริ่มแรก รูปแบบของเบสภายในแต่ละกลุ่มสามตัวกำหนดว่าข้อความสามารถอ่านได้ในกรอบเดียวโดยไม่กำกวมหรือไม่ มีการเสนอรูปแบบทางเลือกสองแบบ ได้แก่ RRY และ RNY โดยที่ R แทนพิวรีน (A หรือ G) Y แทนไพริมิดีน (C หรือ U) และ N แทนเบสใดก็ได้ รูปแบบ RRY ต้องการพิวรีนที่ตำแหน่งที่หนึ่งและที่สอง และไพริมิดีนที่ตำแหน่งที่สาม (R-R-Y) ส่วนรูปแบบ RNY ต้องการพิวรีนที่ตำแหน่งที่หนึ่ง เบสใดก็ได้ที่ตำแหน่งกลาง และไพริมิดีนที่ตำแหน่งที่สาม (R-N-Y) ดังนั้น RNY จึงกว้างกว่าและมี RRY เป็นสับเซต เนื่องจากตำแหน่งกลางอาจเป็นพิวรีนหรือไพริมิดีนก็ได้

การอ่านแบบไม่ต้องมีเครื่องหมายคั่น

รหัสแบบกลุ่มสามตัวจะไม่ต้องมีเครื่องหมายคั่นได้ก็ต่อเมื่อมีเพียงกรอบการอ่านที่ถูกต้องเท่านั้นที่ให้โคดอนที่ถูกต้อง ในลำดับโคดอน RNY ที่ต่อกัน การเลื่อนกรอบไปหนึ่งหรือสองเบสจะทำลายรูปแบบที่กำหนดไว้ ตัวอย่างเช่น หากกรอบที่ถูกต้องเริ่มต้นด้วย R ที่ตำแหน่งที่ 1 และสิ้นสุดด้วย Y ที่ตำแหน่งที่ 3 การเลื่อนแบบ +1 จะเริ่มจากเบสตัวที่ 2 ของเดิมและสิ้นสุดที่เบสตัวที่ 1 ของโคดอนถัดไป ดังนั้นตำแหน่งที่สามจะไม่ถูกจำกัดให้เป็น Y อีกต่อไป ในทำนองเดียวกัน การเลื่อนแบบ +2 ก็ล้มเหลว เบส "ใดก็ได้" ที่อยู่ตรงกลางใน RNY ไม่สามารถช่วยกรอบที่เลื่อนไปได้ เพราะตำแหน่งที่สามยังคงต้องเป็น Y สำหรับ RRY พิวรีนคงที่ตรงกลางเพิ่มข้อจำกัดอีกชั้นหนึ่ง กรอบที่เลื่อนไปจะต้องมีพิวรีนที่ตำแหน่งที่สองและไพริมิดีนที่ตำแหน่งที่สาม ซึ่งไม่ได้รับการรับประกัน

RRY กับ RNY: การเปรียบเทียบรูปแบบRพิวรีน (A หรือ G)Yไพริมิดีน (C หรือ U)Nเบสใดก็ได้รูปแบบ RRYRRYรูปแบบR-R-Y (พิวรีน–พิวรีน–ไพริมิดีน)ตำแหน่งกลางพิวรีนคงที่ (R)การเลื่อนกรอบล้มเหลว — กลุ่มสามตัวที่เลื่อนไปไม่ใช่ RRYคอมพลีเมนต์ย้อนกลับR-Y-Y (ไม่ใช่ RRY)สายบวก / ลบเฉพาะสายบวกการพับจำกัด — สายลบไม่ใช่ RRYรูปแบบ RNYRNYรูปแบบR-N-Y (พิวรีน–ใดก็ได้–ไพริมิดีน)ตำแหน่งกลางเบสใดก็ได้ (R หรือ Y)การเลื่อนกรอบล้มเหลว — ตำแหน่งที่สามยังคงเป็น Yคอมพลีเมนต์ย้อนกลับR-N-Y (รูปแบบเดียวกัน)สายบวก / ลบทั้งสองสายสอดคล้องกันการพับทั้งสองสายสามารถคงลักษณะคล้าย RNY ได้โคดอน RNY แบบแอนติพาราเรลและคอมพลีเมนต์ย้อนกลับRNYAACสายบวก5′3′UUGสายลบ3′5′5′ → 3′YNRคอมพลีเมนต์ย้อนกลับของโคดอน RNY 5′-AAC-3′ คือ 5′-GUU-3′ ซึ่งยังคงเข้า�กับ R-N-Yสำหรับ RRY โคดอน 5′-AGC-3′ ให้ 5′-GCU-3′ — ซึ่งเป็นรูปแบบ R-Y-Y ไม่ใช่ R-R-Y

ความสมมาตรของสายบวก/ลบ

คอมพลีเมนต์ย้อนกลับของโคดอน RNY ก็เป็น RNY เช่นกัน เพราะ R จับคู่กับ Y และ N จับคู่กับ N ซึ่งหมายความว่าหากสายบวกมีข้อความ RNY ที่สอดคล้องกัน สายลบ—ซึ่งสังเคราะห์ขึ้นเป็นคอมพลีเมนต์ย้อนกลับ—ก็มีข้อความ RNY ที่สอดคล้องกันด้วย ในทางตรงกันข้าม คอมพลีเมนต์ย้อนกลับของ RRY คือ RYY ไม่ใช่ RRY ดังนั้น สายบวกที่เป็น RRY ไม่ได้หมายความว่าสายลบจะถูกเข้ารหัสเป็น RRY สายลบจะมีรูปแบบที่แตกต่างและจะไม่ถูกอ่านเป็น RRY

การพับภายในและการแลกเปลี่ยนกับการอ่านออก

โครงสร้างทุติยภูมิของ RNA ขึ้นอยู่กับความสามารถในการจับคู่กับตัวเอง เนื่องจาก RNY มีความสมมาตรแบบคอมพลีเมนต์ย้อนกลับ บริเวณที่พับหรือเป็นดูเพล็กซ์จึงสามารถคงลักษณะคล้าย RNY ได้บนทั้งสองสาย สิ่งนี้สร้างการแข่งขันระหว่างการพับ (ซึ่งช่วยทำให้โครงสร้างเสถียร) กับการอ่านออก (ซึ่งต้องการกรอบที่เข้าถึงได้และเป็นสายเดี่ยว) ความไม่สมมาตรของ RRY ทำให้สายคู่ไม่เป็น RRY ซึ่งจำกัดโครงสร้างพับที่สามารถรักษาโคดอนที่อ่านได้ ดังนั้น RNY อาจอนุญาตให้ทั้งสองสายทำหน้าที่เป็นข้อความได้ แต่มีต้นทุนจากการรบกวนของการพับที่เพิ่มขึ้น ในขณะที่ RRY จำกัดการเข้ารหัสไว้ที่สายเดียวและอาจลดการแข่งขันของการพับ

ตัวอย่าง

พิจารณาโคดอน RNY 5′-AAC-3′ คอมพลีเมนต์ย้อนกลับคือ 5′-GUU-3′ ซึ่งยังคงเข้ากับ R-N-Y: G เป็นพิวรีน (R), U เป็นไพริมิดีน (Y) และ U เป็นไพริมิดีน (Y) ต่อมาพิจารณาโคดอน RRY 5′-AGC-3′ คอมพลีเมนต์ย้อนกลับคือ 5′-GCU-3′ ซึ่งเข้ากับ R-Y-Y (, , ) แทนที่จะเป็น R-R-Y

ข้อคิดสำคัญ
ความสามารถในการจับคู่กับตัวเองของ RNY สนับสนุนความสอดคล้องของสายบวก/ลบและสร้างการแข่งขันระหว่างการพับและการอ่านออก ในขณะที่ความไม่สมมาตรของ RRY จำกัดการเข้ารหัสที่สอดคล้องกันให้อยู่เพียงสายเดียว