Структура дуплетного кода

2.2. Пространственная структура дуплетного генетического кода

Впервые пространственная структура дуплетного генетического кода была предложена в работе [14]. Нельзя исключить, что на построение этой структуры авторов вдохновил наш ромбический вариант генетического словаря [12], цитируемый авторами и, в видоизмененном виде, даже ими воспроизведенный. Альтернативная структура дуплетного кода описана также в работе [3]. Неодостатком этих вариантов явилось отсутствие наглядно представленной симметрии двух групп дуплетов, связанных преобазованием Румера [13]. Предложенная нами в работе [4] модель пространственной структуры дуплетного кода устраняет этот недостаток.

2.2.1. Принципы построения модели

Из четырех азотистых оснований можно построить два типа графов связности в виде тетраэдров, в которых последовательность C, G, U, A, расположена против часовой стрелки (L-тетраэдр) и по часовой стрелке (D-тетраэдр):


Между основаниями можно выделить три типа переходов:
C<-->G, U<-->A между комплементарными основаниями (сплошные линии)	C<-->A, U<-->G между некомплементарными основаниями (редкий пунктир)	C<-->U, G<-->A переходы пиримидин - пиримидин и пурин - пурин (частый пунктир)
Дуплеты "Ромба" также можно связать друг с другом единичными переходами, причем каждый соседний дуплет отличается от исходного дуплета на одно основание, например CC <--> GC:
Слева дуплеты с заменами в первом положении		Справа дуплеты с заменами во втором положении
Продолжая и далее получать производные дуплеты на основе единичных замен (единичных переходов) мы в конце концов построим следующую структуру (рис. 3):
Будем называть ее L-структурой. Существует также симметричная D-структура. Полученная L-структура, как говорят математики, изоморфна четырехмерному булеву гиперкубу (обозначение В⁴), с наложенными дополнительными линиями по диагоналям параллелограммов. Такая структура называется "шестимерный симплекс". Каждый дуплет, находящийся в вершине гиперкуба, связан единичными переходами с шестью соседними:		Пример: От дуплета СС исходит 6 линий, соединяющих 6 дуплетов. Эти линии выделены красным цветом
	Рис. 3. Пространственная структура дуплетного генетического кода, изоморфная булеву гиперкубу B⁴.

2.2.2. Свойства дуплетного генетического кода, выявляемые его пространственной структурой

А. Единичные переходы
Переходы C<-->G, U<-->A объединены в параллелограммы, лежащие в горизонтальной плоскости (рис. 4)	Переходы C<-->U, G<-->A образуют параллелограммы, расположенные в вертикальной плоскости	Переходы C<-->A, U<-->G связывают диагонали параллелограммов предыдущих двух типов

Рис. 4. Единичные переходы C<-->G, U<-->A на структуре дуплетного кода.	Рис. 5. Единичные переходы C<-->U, G<-->A в пространственной структуре дуплетного кода.	Рис. 6. Единичные переходы C<-->A, U<-->G в пространственной структуре дуплетного кода.

Б. Преобразование Румера

В. Расположение и циклы аминокислот

Дуплеты, кодирующие по одной и по две аминокислоты и связанные правилом Румера (C<-->A, G<-->U), занимают в гиперкубе симметричное положение, например:

AC<-->СA, GC<-->UA, GG<-->UU, GU<-->UG, и т.д.

Близкие по структуре аминокислоты расположены в гиперкубе компактно и входят в циклы: Pro, Ala, Gly, Arg; Ser, Thr, Ser-Arg, Cys-Trp; Leu, Val, Ile-Met, Phe-Leu; His-Gln, Asp-Glu, Asn-Lys, Tyr.

Рис. 7. Положение дуплетов, связанных преобразованием Румера, в дуплетной структуре генетического кода.

Рис. 8. Расположение аминокислот в пространственной структуре дуплетного генетического кода.

После знакомства с принципами построения пространственной структуры дуплетного кода нетрудно будет понять, как устроена пространственная структура триплетного генетического кода (раздел 2.3.).

На главную страницу