Bedeutung von „Motiv“ in der Molekularbiologie

Bedeutung von Motiv in der Molekularbiologie

Im Englischen hat das Wort Motiv (aus dem Französischen entlehnt) eine Vielzahl von Bedeutungen in verschiedenen Bereichen. Diejenige, die der Molekularbiologie entlehnt ist, ist die des Musters zusammen mit einem Hinweis vielleicht auf ein Emblem oder Abzeichen.

Das Wortmuster bezeichnet sowohl eine Wiederholung als auch eine Urform, von der Kopien gemacht werden. In der Molekularbiologie weist dies darauf hin, dass dies nicht einmalig ist, sondern wiederholt vorkommt. Das Wort Emblem schlägt ein Mittel vor, um die Gruppe zu identifizieren, zu der etwas gehört. In der Molekularbiologie ist es mit einer gemeinsamen Funktion für die Mitglieder der Gruppe verbunden.

Arten von Motiven in der Molekularbiologie

Hier wird das Wort Motiv hauptsächlich auf die drei verwandten Makromoleküle DNA, RNA und Protein angewendet. All dies sind lineare Ketten begrenzter Varianten definierter Komponenten (vier Nukleotide, 20 Aminosäuren), die auf definierte Weise angeordnet sind, die wir auf die Sequenz des Makromoleküls beziehen. Innerhalb der Gesamtsequenz können Teilsequenzen vorhanden sein, die bei Wiederholung Muster darstellen und funktionelle Bedeutung haben können. Wir beziehen uns auf solche Muster wie:

• DNA-Sequenzmotive
• RNA-Sequenzmotive
• Protein (oder Aminosäure)-Sequenzmotive

Auf den ersten bezieht sich D'haeseleer. Es sei darauf hingewiesen, dass diese Sequenzmotive absolut sein können oder aus Consensus-Sequenzen bestehen können, wie beispielsweise die für die ROX 1-Bindungsstelle in dem zitierten Artikel: Die Nukleotide oder Aminosäuren sind jedoch nicht die einzigen Bestandteile der Anordnung von Makromolekülen die ein Muster erzeugen kann. Motive in der Molekularbiologie können aus Strukturkomponenten zusammengesetzt sein. Dies wird in der folgenden Definition des Proteinmotivs ausgedrückt :

Proteinmotive sind kleine Regionen der dreidimensionalen Proteinstruktur oder Aminosäuresequenz, die von verschiedenen Proteinen gemeinsam genutzt werden. Sie sind erkennbare Regionen der Proteinstruktur, die durch eine einzigartige chemische oder biologische Funktion definiert sein können (oder nicht).

Und eine ähnliche Definition , die nur strukturelle Motive in Proteinen berücksichtigt, fügt hinzu: „Ein Beispiel … ist ein Helix-Turn-Helix-Motiv. ” Dies ist ein Motiv in bestimmten Proteinen, die DNA binden.

Identifizieren von Sequenzmotiven durch Computer

Die Grenze des vorgeschlagenen Ansatzes besteht darin, dass man statistisch erwarten würde, dass jedes kleine Sequenzmuster in der DNA wiederkehrt, und das Problem besteht darin, wie man feststellen kann, welche wiederkehrenden Muster biologische Bedeutung haben. Es sollte klar sein, dass es nicht das Sequenzmotiv allein ist, das es funktionsfähig macht, sondern der Kontext, in dem es gefunden wird. So wurden eine TATA-Box oder andere DNA-Motive entdeckt, die als Bindungsstellen für Transkriptionsfaktoren fungieren (und sich von anderen zufälligen oder nicht funktionellen Vorkommen im Genom unterscheiden) durch ihre Nähe zu den Positionen, an denen die Transkription initiiert wird. Ihre Funktion wurde experimentell bestätigt, zB durch Bindung von RNA-Polymerase an die DNA. (Ich hoffe, dies beantwortet die letzte Frage zur Funktion von Motiven als Proteinbindungsstellen.)

Also generell nein. Obwohl ich zugeben muss, dass ich persönlich Computeransätze verwende, um neue kleine wasserstoffgebundene Proteinmotive zu entdecken (ein etwas spezialisiertes Gebiet).

Das Ferritin-ähnliche Di-Eisen-Motiv

Dies ist kein DNA-Sequenzmotiv. Es ist nicht einmal ein Proteinsequenzmotiv, sondern ein strukturelles Proteinmotiv. Die Definition finden Sie auf InterPro :

Dieser Eintrag stellt eine Gruppe von Proteinen dar, die eine Ferritin-ähnliche Domäne enthält, die eine Domäne mit etwa 145 Resten ist, die aus einem Vier-Helix-Bündel besteht, das eine Nicht-Häm-, Nicht-Schwefel-, Oxo-verbrückte Dieisen-Stelle umgibt. Die Dieisen-Stelle ist in einem verdrillten, linkshändigen Vier-Helix-Bündel enthalten, das aus zwei antiparallelen Helixpaaren besteht, die durch eine linkshändige Überkreuzungsverbindung verbunden sind.

Es ist hier mit den gelb gefärbten Helices und den roten Kugeln der Eisenatome dargestellt:

[Von deMare et al. (1996) ]

Fußnoten

1. Die Helix-Windung-Helix wird auch als Domäne bezeichnet . Die Unterscheidung zwischen Motiv und Domäne ist eine der Größe (beachten Sie die Kleinigkeit in der Definition des Proteinmotivs). Allerdings bezieht sich InterPro auf das Ferritin-ähnliche Di-Eisen-Muster als Motiv, so dass dies als akzeptable Verwendung angesehen werden kann.

2. Man könnte argumentieren, dass, da die Sequenz und Struktur von Proteinen in der DNA festgelegt sind, das Motiv auch in der DNA enthalten sein sollte. Dies ist ein Trugschluss. Die Information ist da, aber in kryptischer Form. Die Redundanz des genetischen Codes bedeutet, dass Proteinsequenzen weitaus konservierter sind als die entsprechenden DNA-Sequenzen, und die dreidimensionalen Strukturmuster sind aus der Untersuchung von Aminosäuresequenzen nicht ersichtlich.

Betreff:

Wenn sie "Motiv" sagen, meinen sie damit, dass das Gen PF1193 eine Untersequenz hat, die viele Male in der DNA-Sequenz des Gens vorkommt, das für Ferritin- und Dps-ähnliche Proteine ​​kodiert? Und dies kann bedeuten, dass sie ähnliche Merkmale/Eigenschaften haben?

Ja, obwohl Motivsequenzen möglicherweise nicht genau identisch sind, denn was wirklich zählt, ist die erzeugte dreidimensionale Struktur und damit ihre Funktion (ob bindend, enzymatisch oder was auch immer). Man kann sie sich als erkennbare Funktionseinheiten vorstellen, die oft, aber nicht immer autark sind. Beispielsweise würde eine Promotorsequenz in DNA als Motiv betrachtet werden, ebenso wie ein Zinkfinger in einem Protein, ebenso wie ein Poly-A-Schwanz auf einer mRNA.

Ein Problem bei der Verwendung von Motivsequenzen zur Identifizierung von Genen mit verwandter Funktion besteht darin, dass sich Sequenzen während der Evolution möglicherweise geändert haben, selbst wenn die 3-D-Struktur (und Funktion) ähnlich bleibt. Hier ist ein Papier, das an diesem Problem von vor etwa einem Jahrzehnt arbeitet:

JBiolChem. 8. Juni 2012; 287(24): 20565–20575. Online veröffentlicht am 25. April 2012. doi: 10.1074/jbc.M112.367458 PMCID: PMC3370241 PMID: 22535960 „Use of Structural Phylogenetic Networks for Classification of the Ferritin-like Superfamily“