Молекул биологийн дараалал хөрвүүлэлтийн үндэс
Молекул биологийн судалгаанд генетикийн дарааллыг зөв чиглэлд хөрвүүлж унших нь маш чухал байдаг. Генетикийн дарааллууд нь стандарт 5'→3' чиглэлд бичигддэг бөгөөд хоёр хэлхээт DNA-ийн хувьд нэг хэлхээ нь нөгөө хэлхээнийхээ эсрэг чиглэлтэй (антипараллель) байдаг. Энэхүү DNA Эсрэг Комплемент Хөрвүүлэгч хэрэгсэл нь DNA болон RNA дарааллыг хөрвүүлэх, тэдгээрийн эсрэг комплемент (reverse complement), комплемент (complement) эсвэл эсрэг (reverse) дарааллыг шуурхай гаргахад зориулагдсан.
Хэрэгсэл нь дарааллыг боловсруулахдаа үсгийн том жижиг хэлбэрийг хэвээр хадгалж, IUPAC-ийн тодорхойгүй кодуудыг зөв хөрвүүлэн, FASTA форматын нэрийн мөрийг хамгаалдаг. Мөн дараалалд агуулагдах хоосон зай, тоо, цэг тэмдэгт зэрэг нэмэлт тэмдэгтүүдийг автоматаар цэвэрлэж, бодит цагийн статистик мэдээллийг харуулдаг.
Дараалал хөрвүүлэх үйлдлүүдийн математик болон биологийн зарчим
Дараалал хөрвүүлэх үйлдлүүд нь дараах гурван үндсэн хэлбэртэй бөгөөд тэдгээр нь биологийн болон математикийн хувьд тодорхой зүй тогтолд тулгуурладаг:
- Эсрэг комплемент: Энэ үйлдэл нь дарааллын сууриудыг комплемент хамтрагчаар нь сольж, чиглэлийг нь эсрэг рүү эргүүлдэг. Математикийн хувьд дарааллыг эхлээд комплемент болгоод дараа нь эргүүлэх, эсвэл эхлээд эргүүлээд дараа нь комплемент болгох нь ижил үр дүн өгдөг. Энэхүү үйлдэл нь эсрэг хэлхээний дарааллыг стандарт 5'→3' чиглэлд гаргаж авдаг тул молекул биологийн практикт хамгийн өргөн хэрэглэгддэг.
- Комплемент: Суурь бүрийг түүний устөрөгчийн холбоо үүсгэдэг хослох хамтрагчаар солих боловч дарааллын чиглэлийг өөрчилдөггүй. Үр дүн нь 3'→5' чиглэлтэй дараалал байна.
- Эсрэг эргүүлэх: Сууриудыг солихгүйгээр зөвхөн дарааллын чиглэлийг араас нь урагш нь эргүүлнэ.
DNA болон RNA-ийн суурь хослох дүрэм
DNA болон RNA-ийн химийн бүтцийн ялгаанаас шалтгаалан суурь хослох дүрэм өөр өөр байдаг. Хэрэгсэл нь оролтын дараалалд "U" (урацил) суурь агуулагдсан бөгөөд "T" (тимин) байхгүй тохиолдолд түүнийг автоматаар RNA гэж тодорхойлдог.
| Оролтын суурь | DNA Комплемент | RNA Комплемент |
|---|---|---|
| A (Аденин) | T | U |
| T (Тимин) | A | - |
| U (Урацил) | - | A |
| C (Цитозин) | G | G |
| G (Гуанин) | C | C |
IUPAC тодорхойгүй кодуудыг хөрвүүлэх дүрэм
Генетикийн дараалалд тодорхойгүй эсвэл дегенератив сууриудыг тэмдэглэхийн тулд IUPAC (Олон улсын цэвэр ба хэрэглээний химийн холбоо) кодуудыг ашигладаг. Хэрэгсэл нь эдгээр кодуудыг дараах дүрмийн дагуу зөв хөрвүүлдэг:
- R (A эсвэл G) нь Y (C эсвэл T/U)-ээр солигдоно.
- K (G эсвэл T/U) нь M (A эсвэл C)-ээр солигдоно.
- B (C, G эсвэл T/U биш A) нь V (A, C эсвэл G биш T/U)-ээр солигдоно.
- D (A, G эсвэл T/U биш C) нь H (A, C эсвэл T/U биш G)-ээр солигдоно.
- S (G эсвэл C), W (A эсвэл T/U), болон N (ямар ч суурь) нь өөрчлөгдөхгүй хэвээр үлдэнэ.
Үсгийн том жижиг хэлбэр (жишээ нь, lowercase) нь хөрвүүлэлтийн явцад бүрэн хадгалагддаг тул дараалал дахь тусгайлан тэмдэглэсэн жижиг үсэгтэй мужууд хэлбэрээ алдахгүй.
PCR Праймер дизайн болон хэрэглээний чиглэлүүд
Энэхүү хөрвүүлэгч нь молекул биологийн дараах судалгааны ажлуудад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг:
- PCR праймер дизайн: Полимеразын гинжин урвалын (PCR) эсрэг (reverse) праймер нь бай DNA-ийн эсрэг хэлхээний төгсгөлд холбогддог. Праймерыг захиалахын тулд түүний дарааллыг заавал 5'→3' чиглэлд хөрвүүлж, эсрэг комплемент хэлбэрээр бэлтгэх шаардлагатай байдаг.
- Комплементар хэлхээний шинжилгээ: Тухайн дараалалтай бодитоор устөрөгчийн холбоо үүсгэн холбогдох хэлхээний дарааллыг тодорхойлоход ашиглана.
- Дарааллын өгөгдлийг форматлах: Түүхий өгөгдлөөс хоосон зай, тоо, цэг тэмдэгтийг цэвэрлэж, FASTA толгой мөрийг алдагдуулахгүйгээр цэгцлэхэд тусална.
Хэрэгслийн ажиллагаа ба оролт, гаралтын дүрэм
Хэрэглэгч "Дараалал" талбарт өөрийн дарааллыг нааж оруулна. Хэрэгсэл нь дараах дүрмээр ажиллана:
- FASTA толгой мөр: Хэрэв оролтод
>тэмдэгтээр эхэлсэн нэг нэрийн мөр байвал түүнийг үр дүнгийн дээр хэвээр хадгалж, "Нэрийн мөр хадгалагдсан." гэсэн тэмдэглэгээг харуулна. Хэрэв олон нэрийн мөр илэрвэл дарааллын мөрүүдийг нэгтгэж, "‹n›нэрийн мөр олдлоо — дарааллын мөрүүдийг нэгтгэсэн." гэж мэдэгдэнэ. - Тэмдэгт цэвэрлэгээ: Дараалалд байх хоосон зай, тоо, цэг тэмдэгтүүдийг автоматаар устгаж, "
‹n›хоосон зай, тоо, цэг тэмдэгтийг алгассан." гэсэн мэдээллийг харуулна. - Алдааны мэдэгдэл: Хэрэв зөвшөөрөгдөөгүй тэмдэгт оруулбал "Дэмжигдээгүй тэмдэгтүүд:
‹chars›. Зөвхөн DNA/RNA-ийн суурь үсгүүдийг зөвшөөрнө." (invalid) гэсэн алдаа заана. Хэрэв дараалал хэт урт байвал "Энэ дараалал тус хэрэгсэлд хэтэрхий урт байна. Тэмдэгтийн хэмжээг‹max›-аас бага байлгана уу." гэж анхааруулна.
Оролтын доор "Оролтын сууриуд", "Үр дүнгийн сууриуд" болон "GC агууламж" зэрэг статистик үзүүлэлтүүд бодит цаг хугацаанд шинэчлэгдэн харагдана.
Нууцлал ба өгөгдөл боловсруулалт
Таны оруулсан генетикийн дарааллын нууцлал бүрэн хангагдана. Таны дараалал таны төхөөрөмж дээр үлдэнэ. Энэ нь таны хөтөч дотор хөрвүүлэгдэх бөгөөд хэзээ ч сервер рүү ачаалагдахгүй.
Түгээмэл асуултууд (FAQ)
Комплемент болон эсрэг комплементийн хооронд ямар ялгаа байдаг вэ?
Комплемент (complement) нь суурь бүрийг түүний хослох хамтрагчаар (А-г Т-гээр, С-г G-гээр) солих боловч анхны дарааллыг хэвээр үлдээдэг тул 3'→5' чиглэлд уншигдана. Харин эсрэг комплемент (reverse complement) нь дарааллын чиглэлийг мөн эргүүлдэг тул танд эсрэг хэлхээг танил 5'→3' чиглэлд буцааж өгнө — энэ нь таны дараалалтай бодитоор суурь-хослох дараалал юм.
Яагаад эсрэг PCR праймер нь эсрэг комплементийг ашигладаг вэ?
Праймеруудыг 5'→3' чиглэлд бичдэг. Эсрэг (reverse) праймер нь байны алсын төгсгөлд эсрэг хэлхээтэй холбогддог тул та тухайн төгсгөлийн дарааллыг авч, эсрэг комплемент болгон хөрвүүлнэ. Үр дүн нь бай руу чиглэх бөгөөд яг таны захиалах дараалал болно.
Би N, R эсвэл Y зэрэг тоординайгүй кодуудыг нааж болох уу?
Тийм ээ. Тодорхойгүй IUPAC кодууд нь өөрийн хослох дүрмийг дагана: R нь Y-ээр, K нь M-ээр, B нь V-ээр, D нь H-ээр солигдох бөгөөд S, W, N нь өөрчлөгдөхгүй үлдэнэ. Үсгийн том жижиг хэлбэр хадгалагдах тул жижиг үсгээр тэмдэглэсэн мужууд хэвээр үлдэнэ.
Энэ нь RNA дээр ажиллах уу, мөн FASTA толгой мөрүүд яах вэ?
Тийм ээ. U агуулсан бөгөөд T агуулаагүй дарааллыг RNA гэж үзэх тул A нь U-тэй хослоно; бусад тохиолдолд A нь T-тэй хослоно. Эхэнд байгаа > нэртэй мөр үр дүнгийн дээр хадгалагдах бөгөөд хоосон зай, тоо, цэг тэмдэгтийг цэвэрлэж, оролтын доор тоолно.