序列比較的生物學基礎(chǔ)(編輯修改稿)
2025-01-19 16:05 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 知蛋白質(zhì)、RNA、 DNA序列作出生物學推論的過程。 序列分析的困難 ? 技術(shù)欠缺 ? DNA非編碼區(qū)比編碼區(qū)多 ? 編碼區(qū)不連續(xù) :內(nèi)含子、外顯子 ? mRNA非編碼區(qū)、 tRNA、 SnRNA ? 從 DNA序列推導(dǎo)蛋白質(zhì)序列 ? 從蛋白質(zhì)序列推導(dǎo)結(jié)構(gòu)和功能 ? 二級結(jié)構(gòu) :alpha helix、 beta sheet ? 超級二級結(jié)構(gòu)、三級結(jié)構(gòu)、四級結(jié)構(gòu) ? 為什么結(jié)構(gòu)命名如此復(fù)雜？ ? 結(jié)構(gòu)決定功能、實驗方法欠缺 ? 蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)推導(dǎo)的基礎(chǔ) ? 目前不能從結(jié)構(gòu)推導(dǎo)功能 序列分析的困難 ? 技術(shù)欠缺 。 盡管從理論上來說，知道一個蛋白質(zhì)的序列后，完全可以 推導(dǎo)出它的特性 ，可是目前的生物學技術(shù)還遠遠不能做到這一點。當前的序列分析手段實際能做的與希望做到的還相去甚遠。下面就談?wù)勑蛄蟹治隼щy在哪里。 另外，上面也已提到，由于 蛋白質(zhì)序列測定的困難 ，目前大多數(shù)的蛋白質(zhì)序列其實都是由編碼它的 DNA推導(dǎo)出來的。遺憾的是，從 DNA轉(zhuǎn)錄 RNA再翻譯蛋白質(zhì)的細胞學途徑所具有的特點使這種推導(dǎo)難度大增。 序列分析的困難 ? DNA非編碼區(qū)比編碼區(qū)多。 許多蛋白質(zhì)是由一個片段的 DNA編碼的，所以當分析 DNA序列時，生物學家只需要知道蛋白質(zhì)編碼區(qū)從哪里開始，到哪里結(jié)束。然而在人類基因組中情況就不是那么簡單了，因為人類基因組中包含著遠遠多于編碼區(qū)的非編碼區(qū)序列，隨機獲取的一個片段很可能并不編碼任何蛋白質(zhì)。 序列分析的困難 ?編碼區(qū)不連續(xù) :內(nèi)含子、外顯子 。 編碼蛋白質(zhì)的 DNA并不是連續(xù)的，而是在其中分布有許多叫做“內(nèi)含子”的分隔區(qū)。大多數(shù)情況下，這個問題可以通過測定mRNA(cDNA)的序列來解決，因為 cDNA中所含的非編碼的額外部分很少，而原來被分隔開的外顯子 (exons)在 mRNA(cDNA) 中已經(jīng)被連接成為一個連續(xù)的片段。當然，在某些特殊情況下，難以分析 RNA而只能分析DNA本身。 序列分析的困難 ? mRNA非編碼區(qū)、 tRNA、 SnRNA。 雖然 RNA分子中編碼蛋白質(zhì)的區(qū)域相對非編碼區(qū)的比例遠大于 DNA分子，然而 RNA分子中也還存在非編碼區(qū)，如編碼區(qū)的上游和下游，有時甚至比編碼區(qū)還大。許多 RNA分子并不編碼任何蛋白質(zhì)。例如，核糖體RNA(Ribosomal RNA, rRNA)，轉(zhuǎn)移RNA(transfer RNA, tRNA)以及一些核仁小分子 RNA(small nuclear ribonucleoproteins, SnRNA)等就屬于非編碼的 RNA。 序列分析的困難 ?從 DNA序列推導(dǎo)蛋白質(zhì)序列 。 就目前來說，從 DNA序列推導(dǎo)編碼的蛋白質(zhì)序列還沒有一個總體的、通用的、完全的解決辦法。不過，通過各種計算方法以及一些實驗生物學，人們已經(jīng)比較成功的做到這一點。目前，這個問題仍然是計算生物學最重要的問題之一。 序列分析的困難 ? 從蛋白質(zhì)序列推導(dǎo)結(jié)構(gòu)和功能 。 當我們得到一個蛋白質(zhì)序列之后，從序列推導(dǎo)它的結(jié)構(gòu)和功能遇到的困難更大。上面提過，蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)是通過多肽鏈本身的折疊，有時還有多個多肽鏈的組合。這種折疊通過組成肽鏈的氨基酸內(nèi)部的化學鍵的轉(zhuǎn)動和氨基酸之間肽鍵的轉(zhuǎn)動而達成。遺憾的是，折疊的可能方式實際上是無限多的。為了幫助解決這一棘手問題，生物學家們將蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)特征分成了等級。一級結(jié)構(gòu)指的是蛋白質(zhì)中氨基酸的序列 (primary structure)，這是我們已經(jīng)知道的。 序列分析的困難 ? 二級結(jié)構(gòu)： alpha helix、 beta sheet。
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