Een palindromische sequentie is een sequentie die bestaat uit nucleïnezuren binnen een dubbele helix van DNA en/of RNA die hetzelfde is wanneer ze wordt gelezen van 5′ tot 3′ op de ene streng en van 5′ tot 3′ op de andere, complementaire, streng. Het is ook bekend als een palindroom of een omgekeerd-omgekeerde sequentie.
De paren van nucleotiden binnen de DNA-dubbele-helix zijn complementair, waarbij Adenine (A) paart met Thymine (T) in DNA of Uracil (U) in RNA, terwijl Cytosine (C) paart met Guanine (G). Dus als een sequentie palindromisch is, is de nucleotidenvolgorde van de ene streng hetzelfde als de omgekeerde complementaire streng. Een voorbeeld van een palindromische sequentie is 5′-GGATCC-3′, die een complementaire streng heeft, 3′-CCTAGG-5′. Dit is de sequentie waaraan het restrictie-endonuclease, BamHI, zich bindt en die op een specifieke splitsingsplaats wordt gekliefd. Wanneer de complementaire streng achterstevoren wordt afgelezen, is de sequentie 5′-GGATCC-3′, die identiek is aan de eerste, waardoor het een palindromische sequentie is.
Een ander restrictie-enzym, EcoR1 genaamd, herkent en klieft de volgende palindromische sequentie:
PalindroomEdit
Relatie tussen sequentie en eiwitstructuurEdit
Er zijn veel onderzoekers geweest die de relatie tussen palindromische sequenties en eiwitstructuren hebben bestudeerd. Studies hebben aangetoond dat het veelvuldig voorkomen van palindromische sequenties, ook wel palindromische peptiden genoemd, in eiwitsequenties niet zomaar toevallig is. Wetenschappers suggereren dat deze sequenties belangrijk zijn voor de eiwitstructuur en de eiwitfunctie in verschillende eiwitten. Enkele van deze eiwitgroepen zijn DNA-bindende proteïnen, ionenkanalen en Rhodopsine, metaalbindende proteïnen en receptoren, enz. Door palindromen te vergelijken met vaste sequenties uit de database, kunnen wetenschappers proberen de rol van palindromische sequenties te achterhalen.
Een ander onderwerp binnen palindromische sequenties dat wordt bestudeerd is of de symmetrie van palindromische sequenties van invloed is op de structuur en plooien van peptiden. Eén hypothese is dat door de volgorde om te keren, de resulterende vouwen spiegelbeeldig zouden zijn aan de oorspronkelijke vouw. De conclusie luidt dat, omdat zowel het oorspronkelijke als het omgekeerde eiwit identieke aminozuursamenstellingen hebben die leiden tot vergelijkbare hydrofobe-hydrofiele patronen, de omkering van de sequentie resulteert in dezelfde vouwen in tegenstelling tot de spiegelbeeldige vouwen. Een andere hypothese op basis van onderzoek is dat door het omkeren van een sequentie, de vouwing zou kunnen veranderen of mogelijk worden vernietigd. Dit toont aan dat de gelijkenis in omgekeerde sequenties geen structurele gelijkenis weerspiegelt, wat betekent dat ze geen symmetrische eiwitstructuren vormen.
Effect op genomische instabiliteit in gistEdit
Palindromische sequenties zijn in verband gebracht met verschillende genomische herschikkingen in verschillende organismen, afhankelijk van de lengte van de herhaalde sequenties. Kortere palindromische sequenties (korter dan 30 bp) zijn zeer stabiel, terwijl langere sequenties in vivo niet stabiel zijn. Deze sequenties komen zowel bij eukaryoten als bij prokaryoten voor. Deze sequenties verhogen ook de inter- en intrachromosomale recombinatie tussen homologe sequenties. Haarspeldstructuren kunnen ontstaan uit palindromische sequenties ten gevolge van basenparing in enkelstrengs DNA. Deze structuren kunnen substraten zijn voor structuurspecifieke nucleasen en reparatie-enzymen die kunnen leiden tot een dubbelstrengs breuk in het DNA. Dit leidt dan tot verlies van genomisch materiaal dat meiotische recombinatie kan veroorzaken. Onderzoek met een 140-bp lange gemuteerde palindromische sequentie die in gist is ingebracht, heeft aangetoond dat de postmeiotische segregatie afneemt en het aantal genomzettingen toeneemt, terwijl kortere sequenties het tegenovergestelde doen. Uit onderzoek bleek ook dat tijdens de meiose dubbelstrengsbreuken worden geïnduceerd door de lange 140-bp palindromische sequentie. In de lange haarspeldstructuur is de hele stengel-lus niet bedekt en is de processing endonuclease blootgesteld, die inkepingen in de lus maakt. Deze inkeping creëert een gat dat door de wild-type streng wordt gerepareerd. De inductie van dubbelstrengsbreuken tijdens de meiose is wat genomische instabiliteit veroorzaakt.
Waarschijnlijkheid van palindromische sequenties in eiwittenEdit
Er is geen overvloed aan studies geweest die zich richten op de betekenis van palindromische sequenties in eiwitten, maar er zijn er wel een paar geweest die ons veel vertellen over de relatie tussen palindromische sequenties en de functie van eiwitten. Maar door de feitelijke vorming van deze palindromische sequenties en hun eigenschappen te begrijpen, kunnen onderzoekers deze sequenties aan functies koppelen. Het is gebleken dat een afnemende complexiteit van de aminozuursamenstelling de waarschijnlijkheid van een palindromische sequentie doet toenemen. De volgende stap heeft betrekking op de waarschijnlijkheid van palindromische sequenties in eiwitten, die te wijten kan zijn aan de frequente vorming van alfa-helixen door palindromen.