回文配列とは、DNAやRNAの二重らせん内の核酸で構成され、一方の鎖の5フィートから3フィート、もう一方の相補鎖の5フィートから3フィートまで読むと同じになる配列のことです。 回文や逆向きの配列としても知られている。
DNA二重らせん内のヌクレオチドの対は、アデニン（A）がDNAのチミン（T）またはRNAのウラシル（U）と対になり、シトシン（C）はグアニン（G）と対になる相補的なものである。 つまり、ある塩基配列が回文であれば、一方の鎖の塩基配列はその逆相補鎖と同じになる。 例えば、5′-GGATCC-3’は、3′-CCTAGG-5’という相補鎖を持つ。 これは、制限酵素BamHIが結合し、特定の切断部位で切断される配列である。 相補鎖を逆から読むと、5′-GGATCC-3’となり、最初の配列と同じであるため、回文配列となる。
EcoR1という別の制限酵素は以下の回文配列を認識して切断する：
回文編集
配列とタンパク質構造の関係編集
回文配列とタンパク質構造の関係について研究している研究者はたくさんいます。 回文ペプチドとも呼ばれる回文配列がタンパク質配列中に頻繁に現れることは、単なる偶然ではないことが研究により明らかにされています。 科学者たちは、これらの配列がさまざまなタンパク質において、タンパク質の構造やタンパク質機能に重要であることを示唆している。 これらのタンパク質群の中には、DNA結合タンパク質、イオンチャネルやロドプシン、金属結合タンパク質や受容体などが含まれます。 また、回文配列とデータベースの配列とを比較することにより、回文配列の役割を明らかにすることができます。
回文配列のもう一つの研究テーマは、回文配列の対称性がペプチドの構造やフォールドに影響を与えるかどうかということです。 1つの仮説は、配列を反転させることで、得られる折り畳みは元の折り畳みの鏡像になるというものである。 この結論では、元のタンパク質と逆のタンパク質はどちらも同じアミノ酸組成を持ち、疎水性-親水性パターンが似ているため、配列を反転させると、鏡像フォールドとは対照的に同じフォールドになるとしている。 また、配列を反転させることで、フォールドが変化したり、破壊されたりする可能性があるというのも、研究の指針となっている仮説である。 これは、逆配列の類似性が構造の類似性を反映していない、つまり対称的なタンパク質構造を形成していないという証拠を示しています。
酵母のゲノム不安定性への影響編集
Palindromic sequencesは、反復配列の長さによって異なる生物のゲノム再編成に結びつけられたことがある。 より短い回文配列（30bpより短い）は非常に安定であるが、より長い配列は生体内で安定ではない。 これらの配列は、真核生物と原核生物の両方に存在する。 また、これらの配列は、相同な配列間の染色体間および染色体内の組換えを増加させる。 ヘアピン構造は、一本鎖DNAの塩基対形成により、回文配列から形成されることがある。 これらの構造は、構造特異的なヌクレアーゼや修復酵素の基質となり、DNAの二本鎖切断を引き起こす可能性がある。 これがゲノム物質の喪失につながり、減数分裂による組換えの原因となる。 酵母に140bpの変異した回文配列を挿入した研究では、減数分裂後の分離が低下し、遺伝子変換の割合が増加することが示されたが、短い配列ではその逆の結果となった。 また、減数分裂の際に、140bpの長い回文配列によって二重鎖切断が誘発されることも明らかになった。 長いヘアピン構造では、ステムループ全体が覆われていないため、プロセシングエンドヌクレアーゼが露出し、ループにニックができる。 このニックはギャップを作り、野生型鎖によって修復される。 減数分裂の際に二重鎖切断が誘発されることが、ゲノムの不安定性を引き起こすのである。
Likelihood of palindromic sequences in proteinsEdit
タンパク質の回文配列の意義に焦点を当てた研究は豊富ではないが、回文配列とタンパク質機能の関係について多くを語っているものもある。 しかし、実際に回文配列がどのように形成され、どのような性質を持っているかを理解することで、回文配列と機能を結びつけることができるようになる。 アミノ酸組成の複雑さが小さくなると、回文配列になる可能性が高くなることが分かっている。 これは、回文によってαヘリが頻繁に形成されることに起因していると考えられる。