Задача по молекулярной биологии:
В начале кодирующей части генов инфузорий рода Euplotes встречаются стоп-кодоны. Однако в начале гена рибосома при встрече с таким стоп-кодоном в иРНК сдвигает рамку считывания на один нуклеотид в сторону 3’ конца и продолжает синтез полипептида. Синтез нуклеиновых кислот начинается с 5’ конца. Рибосома движется от 5’ к 3’ концу зрелой иРНК. Фрагмент начала гена инфузории имеет следующую последовательность (нижняя цепь матричная (транскрибируемая)):
5’-АЦТТЦАТГТЦАЦААТААТЦГТТЦТ-3’
3’-ТГААГТАЦАГТГТТАТТАГЦААГА-5’
Определите нуклеотидную последовательность информационной РНК и образующийся на ней фрагмент полипептида. При ответе учитывайте, что полипептидная цепь начинается с аминокислоты мет. Ответ поясните. Для выполнения используйте таблицу генетического кода. При написании последовательности нуклеиновых кислот указывайте направление цепи.
На первый взгляд может показаться, что задача довольно простая, ведь нужно определить:
1. Последовательность иРНК
2. Последовательность аминокислот в белке, воспользовавшись для этого таблицей генетического кода
Да, действительно, такие задачи мы с вами неоднократно решали. Даже в условиях задачи сказано, что нижняя цепь является матричной (транскрибируемой). Так в чем же подвох?
Во-первых, когда мы будем определять последовательность аминокислот, нам нужно будет учесть, что начинать мы ее должны с аминокислоты мет.
Во-вторых, когда мы будем синтезировать белок, в какой-то момент обязательно наткнемся на стоп-кодон (об этом намекают в условиях задачи, когда говорят: "В начале кодирующей части генов инфузорий рода Euplotes встречаются стоп-кодоны". В этом случае наша рибосома "сдвигает рамку считывания на один нуклеотид в сторону 3’ конца и продолжает синтез полипептида".
Но давайте эту задачку со стоп-кодоном отложим до момента, когда мы с ней столкнемся напрямую, поскольку сейчас может быть не совсем понятно, что имеется в виду.
Шаг 1. Определим последовательность иРНК (нижняя цепь ДНК является транскрибируемой):
3’-ТГААГТАЦАГТГТТАТТАГЦААГА-5’ – транскрибируемая ДНК
5’-АЦУУЦАУГУЦАЦААУААУЦГУУЦУ-3’ – иРНК
Согласно условию задачи, нам необходимо начинать синтез белка с аминокислоты мет. Чтобы ее найти, воспользуемся таблицей генетического кода:
Аминокислота мет кодируется кодоном 5'-АУГ-3'.
На полученной нами нуклеотидной последовательности иРНК стартовый кодон занимается следующее положение (отмечено жирным):
5’-АЦУУЦАУГУЦАЦААУААУЦГУУЦУ-3’
Других претендентов на стартовый кодон не имеется.
Шаг 2. Теперь давайте попробуем по этой цепочке иРНК определить последовательность аминокислот (начинать будем со стартового кодона):
мет-сер-глн-...
И вот здесь (на 4-м кодоне) мы наталкиваемся на стоп-кодон 5'-УАА-3'. И вот здесь мы вспоминаем, что было написано по этому поводу в задаче: рибосома "сдвигает рамку считывания на один нуклеотид в сторону 3’ конца и продолжает синтез полипептида"
5’-АЦУУЦ.АУГ.УЦА.ЦАА.УАА.УЦГУУЦУ-3’. В этой последовательности, наткнувшись на стоп-кодон (отмечен жирным), рибосома смещается на один нуклеотид в сторону 3'-конца (вправо), то есть она игнорирует У (первый нуклеотид кодона), и дальше, как ни в чем не бывало, продолжает "считывать" кодоны. Концовка этой последовательности будет выглядеть следующим образом:
5’-ААУ.ЦГУ.УЦУ-3’
Если мы дочитаем последовательность нуклеотидов до конца, то получим следующую последовательность аминокислот:
...-асн-арг-сер
Таким образом, полная последовательность аминокислот в белке:
мет-сер-глн-асн-арг-сер
Видео разбора данной задачи:
Список статей, опубликованных по данной теме:
1. Какие молекулы являются основными участниками процесса (ДНК, РНК, белки)
2. Основные принципы матричного синтеза (комплементарность и антипараллельность)
4. Фазы синтеза белка: транскрипция
5. Фазы синтеза белка: трансляция
6. Задачи типа ДНК - иРНК - белок (основы)
7. Задачи типа ДНК - тРНК - аминокислота (задача на палиндром)
8. Задачи на кодирующую и некодирующую области