Базовая пара
-
Структура и функции пар оснований
- Пары оснований состоят из двух нуклеиновых оснований, связанных водородными связями.
- Они образуют двойную спираль ДНК и РНК, обеспечивая складчатую структуру.
- Пары Уотсон-Крик (гуанин-цитозин и аденин-тимин) поддерживают правильную спиральную структуру ДНК.
- Комплементарный характер пар обеспечивает избыточную копию генетической информации.
-
Роль пар оснований в ДНК и РНК
- ДНК-связывающие белки распознают специфические паттерны спаривания оснований.
- Внутримолекулярные пары оснований встречаются в одноцепочечных нуклеиновых кислотах, особенно в РНК.
- Спаривание оснований между тРНК и мРНК формирует основу для трансляции.
-
Размеры и стабильность
- Длина гена или генома измеряется в парах оснований.
- ДНК с высоким содержанием GC более стабильна.
- Водородные связи и стекирующие взаимодействия стабилизируют структуру двойной спирали.
-
Химические аналоги и интеркаляторы
- Химические аналоги нуклеотидов могут создавать неканонические пары оснований.
- Интеркаляторы ДНК вызывают мутации, проникая между основаниями.
-
Устранение несоответствия
- Несовпадающие пары оснований образуются при репликации ДНК и рекомбинации.
- Белки участвуют в восстановлении несоответствия.
-
Неестественные пары оснований
- Неестественные пары оснований (UBP) создаются в лаборатории.
- UBP используются для создания новых генетических последовательностей.
- Примеры UBP включают d5SICS и DNAm.
-
Искусственные нуклеотиды и их свойства
- Искусственные нуклеотиды содержат гидрофобные нуклеиновые основания с двумя слитыми ароматическими кольцами.
- Эти комплексы образуют пары оснований в ДНК, называемые d5SICS–DNAm.
- d5SICS–DNAm эффективно воспроизводится в ПЦР и приложениях на основе ПЦР.
-
Расширение генетического кода
- В 2014 году команда из Исследовательского института Скриппса внедрила d5SICS–DNAm в клетки бактерии E. coli.
- Бактерии успешно воспроизводили неестественные пары оснований в течение нескольких поколений.
- Это первый известный пример передачи расширенного генетического кода живым организмом.
-
Усовершенствование конструкции нуклеотидов
- Команда создала 300 вариантов нуклеотидов для стабильности и воспроизводимости.
- Вспомогательный ген водорослей экспрессирует нуклеотидтрифосфатный транспортер для импорта трифосфатов.
- Естественные пути репликации бактерий используют эти трифосфаты для точной репликации плазмиды.
-
Значение для биологии
- Успешное включение третьей пары оснований расширяет число аминокислот, кодируемых ДНК, до 172.
- Искусственные цепочки ДНК могут быть использованы для производства новых белков с промышленным или фармацевтическим применением.
- Синтетическая ДНК с неестественной парой оснований повышает вероятность существования форм жизни с другим кодом ДНК.
-
Неканоническое спаривание оснований
- В дополнение к каноническому спариванию, существуют альтернативные ориентации оснований и водородные связи.
- Колебательное спаривание оснований происходит между тРНК и мРНК и в некоторых тРНК-синтетазах.
- Спаривание оснований Хогстина наблюдается в некоторых последовательностях ДНК и белково–ДНК-комплексах.
- Водородные связи основание-основание необходимы для точной и сложной формы РНК и ее связывания с партнерами.