Una sequenza palindromica è una sequenza composta da acidi nucleici all’interno della doppia elica di DNA e/o RNA che è la stessa se letta da 5′ a 3′ su un filamento e da 5′ a 3′ sull’altro filamento complementare. È anche conosciuta come palindromo o sequenza invertita.
L’accoppiamento dei nucleotidi all’interno della doppia elica del DNA è complementare e consiste nell’accoppiamento di Adenina (A) con Timina (T) nel DNA o Uracile (U) nell’RNA, mentre la Citosina (C) si accoppia con Guanina (G). Quindi, se una sequenza è palindromica, la sequenza nucleotidica di un filamento sarebbe la stessa del suo filamento complementare inverso. Un esempio di sequenza palindromica è 5′-GGATCC-3′, che ha un filamento complementare, 3′-CCTAGG-5′. Questa è la sequenza in cui l’endonucleasi di restrizione, BamHI, si lega e si scinde in uno specifico sito di scissione. Quando il filamento complementare viene letto al contrario, la sequenza è 5′-GGATCC-3′ che è identica alla prima, rendendola una sequenza palindroma.
Un altro enzima di restrizione chiamato EcoR1 riconosce e scinde la seguente sequenza palindroma:
PalindromoEdit
Relazione tra sequenza e struttura proteicaEdit
Ci sono stati molti ricercatori che hanno studiato la relazione tra sequenze palindrome e strutture proteiche. Gli studi hanno dimostrato che le frequenti apparizioni di sequenze palindromiche, chiamate anche peptidi palindromici, nelle sequenze proteiche non sono solo un caso. Gli scienziati suggeriscono che queste sequenze sono importanti per la struttura e la funzione proteica in diverse proteine. Alcuni di questi gruppi di proteine includono le proteine leganti il DNA, i canali ionici e la rodopsina, le proteine leganti i metalli e i recettori, ecc. Confrontando i palindromi con sequenze impostate dal database, gli scienziati possono cercare di trovare i ruoli delle sequenze palindromiche.
Un altro argomento all’interno delle sequenze palindromiche che si sta studiando è se la simmetria delle sequenze palindromiche influenza la struttura e le pieghe dei peptidi. Un’ipotesi è che invertendo la sequenza, le pieghe risultanti sarebbero immagini speculari della piega originale. La conclusione è che, poiché sia le proteine originali che quelle invertite hanno composizioni aminoacidiche identiche che portano a modelli idrofobici-idrofili simili, la sequenza invertita dà come risultato gli stessi ripiegamenti rispetto a quelli speculari. Un’altra ipotesi guidata dalla ricerca è che invertendo una sequenza, la piega potrebbe cambiare o eventualmente essere distrutta. Questo dimostra che la somiglianza nella sequenza inversa non riflette la somiglianza strutturale, il che significa che non formano strutture proteiche simmetriche.
Effetto sull’instabilità genomica nel lievitoModifica
Le sequenze palindromiche sono state legate a diversi riarrangiamenti genomici in diversi organismi a seconda della lunghezza delle sequenze ripetute. Le sequenze palindromiche più corte (più corte di 30 bp) sono molto stabili mentre le sequenze più lunghe non sono stabili in vivo. Queste sequenze sono presenti sia negli eucarioti che nei procarioti. Queste sequenze aumentano anche la ricombinazione inter e intra-cromosomica tra sequenze omologhe. Le strutture a forcina possono formarsi da sequenze palindromiche a causa dell’accoppiamento delle basi nel DNA a singolo filamento. Queste strutture possono essere substrati per nucleasi specifiche della struttura ed enzimi di riparazione che possono portare a una rottura del doppio filamento nel DNA. Questo porta poi alla perdita di materiale genomico che può causare la ricombinazione meiotica. Studi con una sequenza palindromica mutata lunga 140 bp inserita nel lievito hanno dimostrato di abbassare la segregazione postmeiotica e aumentare il tasso di conversioni geniche, mentre le sequenze più corte fanno il contrario. La ricerca ha anche scoperto che durante la meiosi, le rotture a doppio filamento sono indotte dalla lunga sequenza palindromica di 140 bp. Nella lunga struttura a forcina, l’intero stem-loop non è coperto e l’endonucleasi di elaborazione è esposta, il che crea delle tacche nel loop. Questa intaccatura crea una lacuna che viene riparata dal filamento wild-type. L’induzione di rotture a doppio filamento durante la meiosi è ciò che causa l’instabilità genomica.
Probabilità di sequenze palindromiche nelle proteineModifica
Non ci sono stati molti studi incentrati sul significato delle sequenze palindromiche nelle proteine, ma ce ne sono stati alcuni che ci dicono molto sulla relazione tra sequenze palindromiche e funzione delle proteine. Ma comprendendo l’effettiva formazione di queste sequenze palindromiche e le loro proprietà, i ricercatori possono legare queste sequenze alle funzioni. Si è scoperto che la diminuzione della complessità della composizione aminoacidica aumenta la probabilità di una sequenza palindromica. Il prossimo passo riguarda la probabilità di sequenze palindromiche nelle proteine che può essere dovuta alla frequente formazione di alfa-eliche da parte dei palindromi.