CZY AMINOKWASY POSIADAJĄ RODOWÓD ?

1. Genetyczne uwarunkowania prawdopodobieństwa i zakresu zmienności aminokwasów w procesie ewolucji molekularnej.

2. CZY AMINOKWASY POSIADAJĄ RODOWÓD ? czyli... CZY ZAWIERAJĄ INFORMACJĘ O SWOJEJ HISTORII (POCHODZENIU) ? czyli... CZY PRZEMIANY MUTACYJNE AMINOKWASÓW SĄ ODWZOROWANIEM ŁAŃCUCHÓW MARKOWA ?

3. Model Markowa zakłada, że prawdopodobieństwo substytucji aminokwasu przez inny, na drodze akceptowanych przemian mutacyjnych, jest zawsze takie samo niezależnie od tego jaki aminokwas znajdował się na jego miejscu w przeszłości. Pa AAx AA1 AA2 Pb AAy AA1 AA2 Pa = Pb Stosowane obecnie algorytmy statystyczne przemian mutacyjnych aminokwasów zakładają markowowski model ich substytucji (oparte są o macierze stochastyczne współczynników prawdopodobieństwa substytucji).

4. Macierz PAM250 substytucji aminokwasów

5. Macierz BLOSUM62 substytucji aminokwasów

6. Przemiana Arg  Lys wg interpretacji macierzy indeksów statystycznych Arg Lys

7. Diagram relacji genetycznych między aminokwasami

8. Diagram relacji genetycznych między aminokwasami Diagram relacji genetycznych między kodonami

9. Szlaki przemian mutacyjnych Arg  Lys dla arginin odmiennego pochodzenia ?

10. Możliwe przemiany mutacyjne seryny w zależności od jej pochodzenia genetycznego Trp Asn UGG AAU Ser Ser UCG AGU Thr Ala Pro Thr Ile Asn Ser Trp Leu Ser Arg Cys (UAG) Gly

11. Substytucja aminokwasów oparta na pojedynczej tranzycji/transwersji nie jest odwzorowaniem przemian (łańcuchów) markowowskich Dowód teoretyczny Szlak przemiany argininy w lizynę, glutaminę i serynę dla arginin pochodzących z przemian kodonów różnych aminokwasów Możliwe kodony argininy: AGA AGG CGA CGG CGC CGT

12. Met Lys ATG AAG Gln CAR Leu Lys CTR AAR Arg AGR Ser AGY His Arg Lys CAY AGR AAR Arg CGR Przemiana argininy w lizynę

13. Met Ser ATG AGY Arg AGR Leu Ser CTR AGY Arg CGY Ser His AGY CAY Przemiana argininy w serynę

14. Lys AAG Gln Met CAG ATG Arg CGG Leu Gln CTR CAR His CAY Gln His CAR CAY Arg CGR Przemiana argininy w glutaminę

15. zatem... Prawdopodobieństwo zamiany jednego aminokwasu przez drugi istotnie zależy od tego jakie aminokwasy zajmowały tę pozycjęw przeszłości. W związku z tym istnieje wysokie ryzyko, że powszechnie stosowane algorytmy oparte na MDM (mutation data matrix) dostarczają błędnych interpretacji wyników.

16. R R Relacje genetyczne między Arg a Met i Gln Q K E – Q K E – N D H Y N D H Y R G – R G W S G R C S G R C T A P S T A P S T A P S T A P S I V L L M V L L I V L F I V L F

17. Substytucje Arg-Met i Arg-Gln. Dwa „rodzaje” arginin

18. K E Q K E Q R R R R Relacje genetyczne Arg, Lys, Glu i Gln – – N D H Y N D H Y G – G W S G R C S G R C T A P S T A P S T A P S T A P S I V L L M V L L I V L F I V L F

19. Substytucje Arg-Glu oraz Lys-Glu (wymiana Arg/Lys/Gln/Glu)

20. AlaGCG ValGUG Jaka część kodonu zawiera informację o aminokwasie występującym w danej pozycji w przeszłości? Maksymalnie 2/3 kodonu.

21. ValGUG MetAUG IleAUA SerUCU ThrACU SerAGU AsnAAC AspGAC HisCAC GlnCAG GluGAG AspGAU TyrUAU HisCAU AsnAAU LysAAG GlnCAG HisCAC . . . Jak długo przechowywana jest informacja pochodząca z kodonów aminokwasów prekursorowych? Najszybciej zanika po 3 tranzycjach/transwersjach AlaGCG SerUCC Teoretycznie może też być zachowana dowolnie długo LysAAA

22. Wnioski Analiza semihomologii genetycznej wyklucza zasadność stosowania modelu Markowa do badania zmienności białek na poziomie aminokwasowym. Kodony aminokwasów zawierają informację o aminokwasach występujących w przeszłości w danej pozycji, z których powstał bieżący aminokwas. Odnosi się to przede wszystkim do pozycji podlegających mutacjom punktowym jako podstawowemu mechanizmowi zmienności ewolucyjnej.