Задача
Из природного источника был выделен вид бактерий, устойчивых к окислительному стрессу. Оказалось, что устойчивость обеспечивается накоплением пептида, содержащего SH-группу. Определена последовательность нуклеотидов ДНК в области, кодирующей этот ген:
5' - ЦААТЦТГЦАТГГЦАААЦТАЦТГТГГААЦГГТЦАТГТГТААТЦГА - 3'.
(Считывание РНК идёт с комплементарной цепи ДНК, которая не показана.)
А. Сколько аминокислот содержит этот пептид? Дайте ответ в виде конкретного числа.
Б. Приведите аминокислотную последовательность этого пептида. Например: аланин –серин – гистидин –... и т.д.
В. Какая аминокислота отвечает за антиоксидантные свойства пептида? Укажите её название и номер по порядку от N-конца в пептиде.
Г. Под действием рентгеновского облучения был получен мутантный штамм бактерий, не устойчивый к окислительному стрессу. Оказалось, что у него цитозин, выделенный красным, заменён на аденин. Антиоксидантный пептид не обнаруживался, но накапливались два других, более коротких пептида закодированных в этом участке ДНК.
Сколько аминокислот содержат эти пептиды? Дайте ответ в виде конкретных чисел.
Д. Приведите аминокислотную последовательность этих пептидов. Например: аланин – серин – гистидин –... и т.д.
Таблица генетического кода
Так как белок синтезируется на матрице РНК, переведём последовательность ДНК
5' - ЦААТЦТГЦАТГГЦАААЦТАЦТГТГГААЦГГТЦАТГТГТААТЦГА - 3'
в последовательность РНК. Для этого заменяем в последовательности Т на У:
5' - ЦААУЦУГЦАУГГЦАААЦУАЦУГУГГААЦГГУЦАУГУГУААУЦГА -3'
Синтез белка начинается с кодона АУГ . Находим такой кодон, он один и выделен жёлтым.
Начиная с него, разбиваем последовательность на триплеты.
По таблице генетического кода переводим последовательность РНК в аминокислоты.
N-конец – Метионин – Аланин – Аспарагин – Тирозин – Цистеин – Глицин – Треонин – Валин – Метионин – Цистеин – Аспарагин – Серин –... – С-конец
Поскольку на представленном участке РНК не встречается стоп-кодон, пептид может
продолжаться далее. Таким образом, этот пептид содержит не менее 12 аминокислот.
Антиоксидантные свойства пептида обусловлены SH-группами двух цистеинов,
расположенных в середине пептида. Они занимают положения #5 и #10 от N-конца.
В результате мутации РНК, закодированная на этом участке, приобрела следующий вид:
В результате появился новый стоп-кодон УАА (выделен зелёным), а пептид укорачивается до трёх аминокислот:
N-конец – Метионин – Аланин – Аспарагин – [стоп-кодон] С-конец
Кроме того, появился новый инициирующий кодон АУГ (выделен жёлтым) и новая рамка считывания:
N-конец–Метионин–Триптофан–Аспарагин–Глицин–Гистидин–Валин–[стоп-кодон] С-конец
Эта рамка кодирует пептид, состоящий из шести аминокислот. Оба пептида не содержат цистеина и SH-групп и не могут служить антиоксидантами.
В принципе в РНК можно найти еще один инициаторный кодон:
Однако за ним следует кодон УГУ (Цистеин). По-видимому, с третьего кодона АУГ синтез белка не инициируется, поскольку тогда в клетке после мутации появлялось бы три пептида, причём один из них – с цистеином, т.е. с антиоксидантными свойствами, что противоречит условию задачи.
Ответы:
А. Закодированный пептид имеет длину не менее 12 аминокислот. (2 балла)
Б. Последовательность пептида:
Метионин – Аланин – Аспарагин – Тирозин – Цистеин – Глицин – Треонин – Аргинин – Метионин – Цистеин – Аспарагин – Серин –... (3 балла)
В. За антиоксидантные свойства отвечают остатки цистеина в положениях #5 и #10 от N-конца. (1 балл: указано, что цистеин; 1 балл: положение #5; 1 балл: положение #10. Итого: 3 балла)
Г. После мутации новые пептиды содержат 3 и 6 аминокислот. (2 балла)
Д. Аминокислотные последовательности двух пептидов:
Пептид 1: Метионин – Аланин – Аспарагин. (2 балла)
Пептид 2: Метионин – Триптофан – Аспарагин – Глицин – Гистидин – Валин. (2 балла)