Компьютерный анализ генетических текстов - Александров А.А.
ISBN 5-02-004691-4
Скачать (прямая ссылка):
в
Б6 АБ СС СТ ТА 6С ТТ АА АТ СА Тб 6А ТС AC 6Т СБ
(1,51) (1,16) (1,14) 11,09) |1,06) (1,04) (1,02) (1.00) (1,00) (0,94) (0,94) (0,93) (0,93) (0,92) (0,79) (0,42)
г
Тб СА СТ ТС 66 БА АА ТТ СС АТ А6 6С AC 6Т ТА СБ
(1,30) (1,20) 11,11) (1,11) 11,09) (1,08) (1,07) (1,07) (1,03) (1,02) (0,98) (0,9В) (0,91) (0,82) (0,44) (0,41)
4
СС СТ Тб ТТ 66 А6 АА 6А СА 6С АС ТС AT 6Т ТА СБ
(1,1В) (1,18) (1,15) (1,151 (1,12) (1,11) (1,10) (1,0В) (1,03) (0,95) (0,94) (0,92) (0,84) (0,84) (0,7В) (0,44)
е
Рис. 2.1. Приведенные частоты динуклеотидов в эукариотических ор-низмах и их вирусах
а - позвоночные; б - беспозвоночные; в - ДНК вирусы; г - митохондрии позвоночных; д - РНК вирусы (без ретровирусов); е - ретровирусы Значения частот расположены в порядке их убывания
Если бы модель нулевого порядка была адекватным описанием нуклеотидных последовательностей, то величина t = |^[d(ab)]2 имела бы распределение хи-квадрат с девятью степенями свободы. При рассмотрении
первичной структуры ДНК Е.coli величина t принимает значение 2986. Согласно таблицам распределения хи-квадрат (Крамер,1975), такой результат позволяет отвергнуть гипотезу об адекватности модели нулевого порядка с уровнем значимости 10"4.
Подобное утверждение справедливо и для нуклеотидных последовательностей других организмов (Nussinov, 1984а). Обозначим через г величину отношения фактической частоты динуклеотидов к частоте ожидаемой по модели нулевого порядка. На рис.2.1. в каждой строке, отражающей определенную эукариотическую таксономическую группу, порядок следования динуклеотидов определяется по убыванию параметра г. Таким образом, на левом конце строк расположены предпочтительные, на правом - дискриминирующиеся динуклеотиды.
Видно, что во всех случаях хромосомная ДНК позвоночных и ДНК их митохондрий, ДНК непозвоночных, нуклеотидные последовательности ДНК вирусов, ретровирусов и других РНК-содержащих вирусов имеют свои специфические частоты встречаемости динуклеотидов, которые не согласуются с моделями нулевого порядка. Кроме того, можно заметить, что распределение динуклеотидов в ДНК эукариот в целом отлично от распределения динуклеотидов в ДНК прокариот (рис.2.2). Например, в эукариотах динуклеотиды RR и YY встречаются с повышенной частотой по отношению к YR и RY. Нуссинов (Nussinov,1981а,Ь) предположила, что обнаруженные закономерности распределения динуклеотидов связаны с физико-химическими особенностями строения двойной спирали ДНК. В частности, дискриминация YR и RY динуклеотидов в эукариотах связана с большими стереохимическими трудностями упаковки YR и RY участков в нуклеосомах по сравнению с RR и YY.
АА 6С ТТ Тб С6 АТ СА ТС БА СС СТ 66 ЕТ АС АБ ТА
(1,26) (1,20) (1,14) (1,13) (1,11) (1,02) (1,00) (0,97) (0,96) (0,94) (0,94) (0,94) (0,91) (0,89) (0,83) (0,77)
.а'
АА БС Тб ТТ С6 АТ СА ТС СТ 6А СС 6Т 56 АС Аб ТА
(1,29) (1,19) (1,17) (1,13) (1,12) (0,99) (0,99) (0,97) (0,96) (0,96) (0,94) 10,941 (0,92) (0,90) (0,82) (0,75)
6
АА БС ТБ СТ ББ ТТ ТС СБ БА АТ СА АС СС БТ ТА АБ
•(1,27) (1,18) (1,14) (1,111 (1,07) (1,06) (0,99) (0,99) (0,97) (0,96) (0,95) (0,94) (0,92) (0,85) (0,82) (0,79)
в
Рис. 2.2. Приведенные частоты динуклеотидов в прокариотах
а - бактерии; б - Е.со 11; в - фаги (кроме MS2)
Означает ли это, что марковские модели первого порядка, определенные по статистике динуклеотидов (и, стало быть, теперь учитывающие важные закономерности, обусловленные стереохимией двойной спирали ДНК), должны являться адекватной моделью природных нуклеотидных последовательностей.
В этой связи уместно вспомнить работу Фитча (Fitch 1983), посвященную определению ожидаемой частоты встречаемости комбинаций нуклеотидов, которые могут быть ответственны за образование шпилечных
вторичных структур РНК, содержащих "ножку" из спаренных по правилу Уотсона - Крика одноцепочечных участков и "петлю”.
Ранее (Muller, Fitch, 1982) была обнаружена повышенная частота встречаемости подобных структур в межцистронных промежутках фагов и вирусов по сравнению с частотами, определенными по модели нулевого порядка. Теперь же, задаваясь размерами ножки и петли, Фитч вычислил ожидаемые частоты встречаемости шпилек для вируса SV40 по моделям первого порядка (табл.2.1) и показал, что вероятность наблюдаемого распределения шпилек на шесть порядков выше, чем было установлено ранее. Тем самым обнаруженный ранее феномен "неслучайных" шпилек оказался вполне рядовым явлением.
