Каждое основание триплета можно связать единичными переходами с тремя другими основаниями.

Результатом такой работы явилась структура, изоморфная булеву гиперкубу В⁶

На этой структуре девять триплетов, имеющих происхождение от ССС (по 3 замены основания С в каждом положении триплета), и их взаимосвязи выделены красным цветом.

Это L-структура булева гиперкуба. Триплеты с заменами в первом положении расположены слева.

Существует также симметричная ей D-структура, в которой триплеты с заменами в первом положении расположены с правой стороны гиперкуба.

Пространственная структура генетического кода, содержащая переходы

C<-->G, U<-->A, C<-->U, G<-->A и наложенные на нее переходы C<-->A, U<-->G является девятимерным симплексом.

Рис. 9. Пространственная структура триплетного генетического кода, изоморфная булеву гиперкубу B⁶

2.3.2.1. Свойства структуры триплетного генетического кода, унаследованные от гиперкуба B⁶

А. Ярусы

ярусы

триплеты

Пространственная структура триплетного генетического кода содержит

7 ярусов с различным числом триплетов:

по 1 триплету – в ярусах I  и VII,

по 6 триплетов – в ярусах II  и VI,

по 15  – в ярусах III и V и

20 триплетов – в ярусе IV.

I

II

III

IV

V

VI

VII

1

6

15

20

15

6

1

Рис. 10. Ярусная структура триплетного генетического кода

Б. Иерархическая организация

а

 б

 в

Рис. 11. Иерархическая организация пространственной структуры  генетического кода.

а -  два множества по 32 триплета: М₁ и М₂; б - четыре подмножества по 16 триплетов: SM₁, SM₂, SM₃, SM₄; в - восемь октетов: О₁ - О₈.

2.3.2.2. Специфические свойства пространственной структуры генетического кода

А. Единичные переходы

На рисунке 9 показана возможность образования трех типов переходов для каждого из трех оснований триплетов:

C<-->G, U<-->A между комплементарными основаниями (сплошные линии);

C<-->A, G<-->U между некомплементарными основаниями (редкий пунктир);

C<-->U, G<-->A переходы пиримидин - пиримидин и пурин – пурин (частый пунктир).

На практике в общем виде на представленной модели можно рассмотреть лишь два типа переходов: C<-->G, U<-->A и C<-->U, G<-->A. Третий тип переходов C<-->A, G<-->U, который является наложением на исходную структуру, по техническим причинам в общем виде изобразить трудно, поэтому они представлены в увеличенном виде на отдельном рисунке (см. переходы C<-->A, G<-->U ).

Единичные переходы C<-->G, U<-->A

В первом положении триплета эти переходы возникают между двумя множествами (M₁ и M₂) и показаны на рисунке 12,а.  Во втором положении триплета они образуются внутри октетов (рис. 12, б). В третьем положении триплета эти переходы связывают соседние октеты внутри подмножеств (рис. 12,в). При необходимости, их можно просмотреть более подробно, кликнув подчеркнутые слова в каждой строке в подписи под рисунком 12 или сами рисунки.

 а

 б

в

Рис. 12. Единичные переходы типа C<-->G, U<-->A (сплошные линии).

а -  между первыми основаниями триплетов (связывают множества M₁ и и M₂);

б- между вторыми основаниями (связывают триплеты внутри октетов сверху вниз);

в - между третьими основаниями связывают триплеты внутри подмножеств).

Единичные переходы C<-->U, G<-->A

В первом положении переходы этого типа наблюдаются  внутри  октетов триплетов  сверху вниз справа налево. Они показаны на рисунке 13,а.  Во втором положении, наоборот, они связывают триплеты внутри октетов сверху вниз слева направо (рис. 13, б). Наконец, в третьем положении триплета эти переходы связывают триплеты подмножеств SM₁ - SM₂ и SM₄ - SM₃ (рис. 13,в). При необходимости, как и для  рисунка 12, их можно просмотреть более подробно, кликнув подчеркнутые слова в каждой строке в подписи под рисунком 13 или сами рисунки.

 а

 б

в

Рис. 13. Единичные переходы типа тC<-->U,т G<-->A  (частый пунктир).

а – между первыми основаниями  (связывают триплеты внутри  октетов сверху вниз справа налево);

б- между вторыми основаниями  (связывают триплеты внутри октетов сверху вниз слева направо);

в - между третьими основаниями  (связывают триплеты подмножеств SM₁ - SM₂ и SM₄ - SM₃).

Известно, что в булевом гиперкубе В⁶ каждая вершина связана в шестью соседними. Показанные выше шесть вариантов единичных переходов, собственно, и составляют структуру триплетного генетического кода, изоморфную булеву гиперкубу В⁶.

Единичные переходы C<-->A, G<-->U (см. отдельный рисунок 14)

Б. Расположение триплетов, кодирующих сходные аминокислоты

На пространственной структуре генетического кода триплеты, кодирующие сходные аминокислоты, образуют либо квартеты, либо пары триплетов, входящие в квартеты.

Квартеты триплетов, кодирующие одну и ту же аминокислоту, происходящие от «красных дуплетов», обозначены красным цветом (рис.15) и расположены в верхней части каждого множества:

  M₁¹ и M₂¹.

Квартеты  триплетов, в которых, как правило, кодируется лишь по две пары аминокислот,  происходящие от «синих дуплетов», обозначены синим цветом (рис.15) и расположены в нижней части каждого из множеств гиперкуба:

M₁² и M₂².

Чтобы их посмотреть более детально, кликните подчеркнутые прописные буквы текста.

Рис. 15. Расположение на пространственной структуре генетического кода квартетов триплетов, кодирующих сходные аминокислоты.

В. Преобразование Румера

Как видно на рисунке 16, триплеты из групп

 M₁¹ и M₂¹

преобразуются в

триплеты групп M₁² и M₂²

по правилу Румера:

C <---> A, G <---> U,

занимая в гиперкубе симметричное положение

 (гр. симметрии С₂), например:

ACC <---> CAA, GCC <---> UAA,

CCC <---> AAA, CCU <---> AAG и т.д.

Рис. 16. Расположение триплетов, связанных преобразованием Румера, на пространственной структуре генетического кода.