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摆动碱基对(摆动假设的意义)

2022-01-28 10:23:34
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  一种氨基酸有多个密码子。这被称为遗传密码的简并性。

  为了解释密码子简并的可能原因,1966 年,弗朗西斯·克里克提出了“摇摆假说”。

  根据这个假设,只有密码子的前两个碱基与 tRNA 的反密码子的碱基有精确配对,而密码子的第三个碱基和反密码子的配对可能会摆动(摆动意味着摇摆或不稳定地移动)。

  这种现象允许单个 tRNA 识别多个密码子。因此,虽然氨基酸有 61 个密码子,但由于摇摆不定,tRNA 的数量要少得多(大约 40 个)。

  摆动假说

  摆动假说指出,反密码子 5' 端的碱基不像其他两个碱基那样在空间上受到限制,从而允许它与位于密码子 3' 端的几个碱基中的任何一个形成氢键。这导致以下结论:

  密码子的前两个碱基与反密码子的第 2 个和第 3 个碱基形成正常(规范)H 键对。

  在剩下的位置,应用不太严格的规则,可能会出现非规范配对。因此,摆动假设在密码子的第三个位置提出了一组更灵活的碱基配对规则。

  宽松的碱基配对要求或“摆动”允许单一形式 tRNA 的反密码子与 mRNA 中的多个三联体配对。

  规则:第一碱基U可以识别A或G,第一碱基G可以识别U或C,第一碱基I可以识别U、C或A。

摆动假说

  因此,克里克的假设预测,三联体密码的前两个核糖核苷酸在吸引正确的 tRNA 方面通常比第三个成员更关键。

  摆动碱基对

摆动碱基对

  摆动碱基对是 RNA 分子中不遵循 Watson-Crick 碱基对规则的两个核苷酸之间的配对。

  四个主要的摆动碱基对是鸟嘌呤-尿嘧啶 (GU)、次黄嘌呤-尿嘧啶 (IU)、次黄嘌呤-腺嘌呤 (IA) 和次黄嘌呤-胞嘧啶 (IC)。

  为了保持核酸命名的一致性,“I”用于次黄嘌呤,因为次黄嘌呤是肌苷的核碱基。

  肌苷显示出真正的摆动特性,如果这是反密码子中的第一个核苷酸,那么原始密码子中的三个碱基中的任何一个都可以与 tRNA 匹配。

  摆动假设的意义

  我们的身体有数量有限的 tRNA,摆动允许广泛的特异性。

  摆动碱基对已被证明可以促进许多生物学功能,在 大肠杆菌中得到了最清楚的证明。

  摆动碱基对的热力学稳定性与 Watson-Crick 碱基对的热力学稳定性相当。

  摆动碱基对是 RNA 二级结构的基础,对遗传密码的正确翻译至关重要。

  摆动允许 tRNA 从 mRNA 和蛋白质合成中更快地解离。

  wobble 的存在将误读代码可能造成的损害降到最低;例如,如果 Leu 密码子 CUU 在 mRNA 转录过程中被误读为 CUC 或 CUA 或 CUG,则该密码子在蛋白质合成过程中仍会被翻译为 Leu。

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