Die Regeln von Chargaff besagen, dass die Anzahl von Adenin der Anzahl von Thymin in einem Genom gleich ist (nA=nT) und ebenso nC=nG. Dies macht offensichtlich Sinn, wenn man weiß, dass C an G und A an T bindet.
Aber was ist mit dem Verhältnis ?
Gibt es eine Variation entlang der Arten dieses Verhältnisses, die höher ist als von zufälligen Prozessen erwartet? Wenn ja, was verursacht diese Variation?
Dieses Verhältnis wird im Wesentlichen, wie WYSIWYG betonte, als GC-Gehalt bezeichnet . Tatsächlich wird der GC-Gehalt als angegeben , umgewandelt in Prozent; dh wie viel Prozent des Genoms ist G oder C.
Es gibt große Unterschiede im GC-Gehalt, sowohl zwischen den Arten als auch innerhalb des eigenen Genoms einer bestimmten Art. Zum Beispiel sind beim Menschen das erste Intron und Exon im Allgemeinen GC-reicher als die folgenden Introns/Exons. 1 Gene selbst werden oft in höheren GC-Bereichen gefunden, 2 , 11 insbesondere CpG-Inseln werden in der Nähe einer großen Anzahl von (Säugetier-)Promotoren gefunden. 3
Zwischen den Arten kann es große Unterschiede geben. Hefe und Arabidopsis machen beide etwa 35 % 4 , 5 aus , während Plasmodium falciparum etwa 24 % ausmacht; 6 Carsonella sind mit etwa 16,5 % sogar noch niedriger. 14 Dagegen macht das Plankton Emiliania huxleyi etwa 65 % 7 aus . Wir können diese Unterschiede nutzen, um die Genomgeschichte zu studieren. Bakterien haben dank horizontalem Gentransfer oft Gene aus der ganzen Welt, und der GC-Inhalt kann verwendet werden, um zwischen ihren eigenen Genen und denen aus horizontalem Gentransfer zu unterscheiden; 8 ein gutes Beispiel ist das CRISPR-Cas-System, 9 sogar in einem Virus! 10
Hier ist eine Liste einiger Dinge, mit denen der genomische GC-Gehalt korreliert: 15
Im Labor bedeutet ein hoher GC-Gehalt oft eine schwieriger zu bearbeitende Region, da das Vorhandensein von drei statt zwei Bindungen (zwischen A und T) mehr Energie zum Aufbrechen erfordert; 12 Alles, was mit Primern zu tun hat, kann ärgerlicher gemacht werden, einschließlich (für manche) die Sequenzierung. Es gibt eine Theorie, dass ein hoher GC-Gehalt eine Anpassung an hohe Temperaturen wäre, um DNA-Schäden zu vermeiden, aber das ist umstritten. 13 , 16 , 17 , 18
Ja, dieses Verhältnis variiert und wird allgemein als GC-Gehalt bezeichnet, der in Prozent ausgedrückt wird. Früher verwendeten die Menschen den GC-Gehalt als einen der Identifikatoren für eine Gruppe von Organismen.
Obwohl es einige Studien zur Entwicklung und Variation des GC-Gehalts gegeben hat, gibt es immer noch keine klare Erklärung dafür, warum bestimmte Organismen einen bestimmten Grad an GC-Gehalt haben – es übt keine große Verzerrung auf die Proteinzusammensetzung aus, obwohl argumentiert wird dass es die Proteinexpression steuert. C->UDie chemische Veränderlichkeit ist für und wegen der Desaminierung höher, A->Gaber dies ist möglicherweise nicht das einzige Kriterium. Weitere Informationen finden Sie in dieser netten Bewertung .
Der GC-Gehalt variiert stark zwischen den Prokaryoten und wird als taxonomisches Merkmal verwendet. Es ist besonders bei Extremophylen wie Halophilen und Thermophylen erhöht, und es wird angenommen, dass es eine Anpassung an hohe Temperaturen und andere chemische und physikalische Belastungen ist. GC-Bindungen sind stärker als AT, daher soll es als Schutz vor Denaturierungsmitteln wirken.
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