22 аминокислоты и формула для вырожденности генетического кода..

Совремённая версия генетического кода, скорее всего, один из диалектов древнего Протокода. Кодирование Аминокислот (АК) сформировалось с вырожденностью не более четырёх (1, 2, 3, 4). Удивительно то, что можно, не вникая в природу «кодон – АК» соответствия, получить правильный результат, используя лишь размеры АК.
Детерминированы четыре нуклеотида – U, C, A, G, сигналы «старт», «стоп» и 22 аминокислоты, из которых 8 (Алифатические, серин, пролин, треонин) кодируются квадруплетами кодонов (двухбуквенное кодирование, вырожденность 4). Это определяет вырожденность кода остальных АК, при условии, что их размер не превышает 2 шага нуклеотидной последовательности т.е. ~7 Ангстрем. Если код для двух АК (вероятнее всего для Триптофана и Метионина) не вырожден (вырожденность = 1), то вырожденность кода для остальных распределится так: вырожденность «2» встретится 12 раз, вырожденность «3» 2 раза. Роль третьего нуклеотида в триплете - управление вырожденностью. Если использовать гипотетическую модель, в которой распознавание происходит без посредников, то размер АК и ориентация радикалов играют решающую роль. Например, радикалы фенилаланина, тирозина, гистидина, аспарагина выступают над ядром АК и встречают препятствие со стороны третьего нуклеотида соответствующих триплетов. Эти АК кодируются кодонами XYU, XYC и не могут кодироваться кодонами XYA и XYG. что соответствует действительности и их код дважды вырожден.
Если обозначить: n1, n2, n3, n4 – число АК с вырожденностями 1, 2, 3, 4, соотвенственно; N –число кодируемых объектов (АК), то можно получить простые формулы.
n2 = (2N –32) – (3n1 + n3)/2 и n4 = (32 – N) – (n1 – n3)/2.

В беседу. В болото к ППГ!!!

Уважаемый petr прежде чем посылать человека в болото пожалуйста аргументируйте почему Вы считаете его точку зрения не достойной серьезного внимания

Дискуссионные темы околонаучного склада обычно находятся в беседе.

"Например, радикалы фенилаланина, тирозина, гистидина, аспарагина выступают над ядром АК и встречают препятствие со стороны третьего нуклеотида соответствующих триплетов"
Это, простите, как?

Перед тем, как писать о биологии, математику не плохо было бы почитать немного о таких процессах как связывание тРНК и АК, о строении тРНК и т.д.... Сейчас пытаюсь полнее вникнуть во все что он понаписал. потом напишу более подробное обоснование почему этому топику место в беседе.

Я с согласен с Петром. Именно что в болото.

А Вы почитайте сами

Предварительно немного об особенностях полинуклеотидных последовательностей. Самосборка нуклеиновых кислот приводит к оптимальной геометрии с пространственной регулярностью лишь в случае непрерывного чередования азотистых оснований ( у прокариот и созревших m-РНК это смысловые последовательности ) с обязательным соблюдением принципа комплементарности: A – U(T), C – G. Появление ошибок, пропусков, несоответствий ослабит спираль или цепочку и вызовет либо случайные, либо запрограммированные автокаталитические рекомбинационные процессы - сплайсинг (для РНК они подтверждены экспериментально, например в работах Томас Р. Чек, (3)). Гибридизация полимерных цепочек нуклеотидов в двойные спирали ДНК требует отдельного серьезного рассмотрения и выходит за рамки этой работы. Дело осложняется тем, что ДНК имеет мозаичную структуру с чередующимися экзонными и интронными фрагментами, с повторами отдельных участков гена, тандемными повторами и говорить о «кодон – АК» соответствии удобнее на примере m-РНК с вырезанными интронами, т.е. на примере сформировавшейся последовательности кодонов. Но и «бестолковая» сборка ДНК по принципу «как бы чего другого не получилось» может иметь серьёзную подоплёку.

Читаем дальше:

Так вот у эукариот признак белка (кодирующая последовательность) случайным образом размазанный по спирали и есть как раз нечёткая информация. m-РНК выполняет роль внучки, которая целесообразно выбирает из бабушкиного сундука (ДНК) нужное! Налицо прототип одного из свойств живого эволюционирующего организма.

Дальше в таком же духе.

Появление ошибок, пропусков, несоответствий ослабит спираль или цепочку и вызовет либо случайные, либо запрограммированные автокаталитические рекомбинационные процессы - сплайсинг (для РНК они подтверждены экспериментально, например в работах Томас Р. Чек, (3)).

А я то думал, что сплайсинг проходит не на ДНК, а на РНК, и не из-за неправильного спаривания оснований (это в РНК-то!!!) а от наличия сплайс -донорных и акцепторных сайтов....

< "Например, радикалы фенилаланина, тирозина, гистидина, аспарагина выступают над ядром АК и встречают препятствие со стороны третьего нуклеотида соответствующих триплетов"
Это, простите, как? >
Во-первых это относится к модельному взаимодействию АК и нуклеотидов ( не сразу же посредники появились), во-вторых в этом случае при образовании водородных связей между АК и функциональными группами азотистых оснований радикал действительно нависает над третьим нуклеотидом. Не рассматривая то, что есть сегодня, предлагаю простую логику, (что не так ?):

< Если обозначить: n1, n2, n3, n4 – число АК с вырожденностями 1, 2, 3, 4, соотвенственно; N –число кодируемых объектов, то можно получить простые формулы.
n2 = (2N –32) – (3n1 + n3)/2 и n4 = (32 – N) – (n1 – n3)/2. >
Мне бы хотелось обсудить именно эту часть.

Что касается Вашей критики и предложения почитать про математику(?) и про т-РНК. Читал, они - т-РНК - тоже подчинены принципу вырожденности, но в предлагаемой модели не участвуют: в то время их ещё не было. А в отношении "внучки" и пр.? Видимо популяризация действительно здесь не уместна.
Не сердитесь...

вопро а зачем
они - т-РНК - тоже подчинены принципу вырожденности, но в предлагаемой модели не участвуют: в то время их ещё не было

трнк вообще тогда поя вились если и без них все работало

абыдно, да

если надумаете переносить - не трите

2 Gypoteza: Совершенно не сержусь, даже прошу Вас прощения за мою некоторую резкость (прочитать такое с утра...). Однако, от своих слов не отказываюсь. Простите великодушно, но это что? Синтез белка идет без рибосомы вообще, без тРНК (и прочего, не буду вдаваться в подробности)? Просто вот так, РНК-полимеразой? Простите, а как взялась полимераза вообще? По Вашему выходит, что АК сама узнает триплет (в котором последний нуклеотид "мешается")? Мне не понятно...
Как с математиком спорить не буду, поскольку в математике слаб (заметьте, ни слова не упрекнул Вас по поводу математики), однако в Вашей гипотезе такие ляпы в биологии, что дурно становится. Даже если Вы хорошо описали математически систему, было бы не плохо доказать что нибудь экспериментально.
Иначе раздразненные кое-каким видным деятелем люди, сейчас-же на Вас набросятся.

Gypotesa, в формулах действительно что-то есть: как будто они "немного зеркально симетричны" одна другой, но вот что отсюда может следовать? Может, действительно в этом есть что-то относящиеся к вопросу о формировании жизни такой, какая она есть, а может быть - ничего - просто совпадение. Кстати, почему ничего не сказано о леуцине и серине - аминокислотах кодируемых шестью кодонами? Да и ещё, вот вам на заметку: гиждрофобные АА имеют в среднем больше кодонов, чем остальные, кислотные АА и им амиды имеют по два кодона и при этом кислты - очень сходные, триптофан имеет один кодон. По-моему в этом всё-таки заключено больше.

Вырожденность уже давно обсасывалась многими, вполне обдуманно и с хорошей аргументацией. Если уж угодно давать гипотезы, то хотелось бы увидеть подробный критический разбор идей Ваших предшественников. Что и почему Вам в их гипотезах не глянулось.

Хромоцемтр, есть такая идея - количество кодонов связано со значимостью замены для сохранения структуры и функции белка. Алифатика довольно неплохо взаимозаменяется и т.д..

И ещё. Ко всем.
Если строго следовать сложившемуся научному представлению о генкоде и аппелировать к экспериментам (возможно я что-то из новостей не знаю), то вновь: почему 20 АК; почему диалекты и сколько их; почему вырожденность в совремённой версии 1, 2, 3, 4, 6; почему триплетность... И много других почему.
Вот я и предпринял попытку ответить на некоторые из них, используя размеры АК и сопоставляя их с шагом нуклеотидной последовательности.
Почему это хуже множества заморочек с симметриями, с комбинаторикой, с волновой природой кода, с кубами, ромбами? Почему? Не проще-ли всё?
А не детерминирована ли в кодон - аминокислотном соответствии простая алгебра? Вытекающая из числа и свойств отобранных природой АК ( уж ни белки-ли диктовали условия, будучи ещё полипептидами?) и стереохимической неизбежности четырёх нуклеотидов.
< алгебраические симметрии, которые наблюдали и исследовали авторы работ (Duplij, Duplij 2000; Duplij, Duplij 2000a; Jimenez-Montano, de la Mora-Basanez & Poschel 1996; Jimenez-Montano 1999; Negadi 2002a, 2002b, 2003a, 2003b), не получившие там последовательной трактовки, имеют корни в арифметической симметрии кода. Этот алгебраический пласт симметрий генетического кода еще ждет своих исследователей. > Из работы Victor A.Gusev & Dirk Schulze- Makuch, Physics of Life Reviews, v.1, dec. 2004, 202 – 229.
В этой работе очень подробно анализируются различные подходы к ГК.

Хочу подчеркнуть, что речь в моих фантазиях не идёт о совремённом механизме ДНК --> РНК --> Белок с непременным участием т-РНК и разных "-аз". В любой последовательности!!! Хотя мне более симпатично
"Полипептид --> РНК --> ДНК" с авторегулируемыми обратными связями.

И, наконец, вопрос: почему работает предложенный формализм? Абстрагированный от реальных биохимических процессов.
Сопоставляем размеры АК с шагом последовательности из U, C, A, G и видим:
Нет АК с размером > 2h и т.д.
По поводу в "беседу" или нет? Я не знаю правил и не знаю, кто решает.

Размер АК - это длинна боковой цепи?

Уважаемый Азад Велиевич ,

Надо полагать, 20 - около того минимума, что обеспечивает достаточное разнообразие свойств пептидов. Триплет, соответственно, минимальный вариант, позволяющий кодирование 20-ки. Это точно. Вырожденность, соответственно, следствие. Почему выпала 5-ка? А почему бы и не выпасть?

Так что тернистый Вас путь лежит в физику белка.

Что касается Ваших формул, то найдется изрядное количество чисел натурального ряда, между которыми можно понаделать разнообразных соотношений. Математика по отношению к вещному миру не имеет никакой иной ценности кроме предсказательной. Какие следствия в вашей цифири мне не понятно. Некоторые смешные ребята Тору цифруют. Это круче.

Chromocenter:

Плюс размер ядра АК в направлении радикала.

Diiiiimych:

Спасибо!
<Надо полагать, 20 - около того минимума, что обеспечивает достаточное разнообразие свойств пептидов. Триплет, соответственно, минимальный вариант, позволяющий кодирование 20-ки. Это точно. Вырожденность, соответственно, следствие. Почему выпала 5-ка? А почему бы и не выпасть?>

Я фантазирую на начальном этапе формирования кода. Получилось 22 АК, а не 20. Испоьзую формализм: сопоставление шага в произвольной последовательности U, C, A, G с размером некоторых объектов (потом АК); допускаю максимальную вырожденность 4 (чудеса с шестёркой и пятёркой появились значительно позже) при кодировании именно 22 объектов.

При этих условиях и получаю приведённые соотношения. Это не эквилибристика с цифрами - это, если позволите, проявление своеобразного закона сохранения.
Применяя этот формализм к АК и нуклеотидной последовательности, получаю разумный результат, из которого следует: если Природа выбрала N аминокислот и 4 азотистых основания, то образуется последовательность нуклеотидов, в которой БЕЛКИ закодируют СЕБЯ.
Про физику белков. Мне симпатична идея их первичности.

Полипептид стал коллагеном не потому, что это было записано в ДНК, а по формуле полипептид ↔ среда ↔ белок ↔ формирование НК.

Diiiiimych:

< Почему выпала 5-ка? А почему бы и не выпасть? >

"Почему выпала" можно объяснить так:

В совремённой версии ГК число АК с вырожденностью «1» 2 две, с вырожденностью «2» 9 девять, с вырожденностью «3» 2 две, с вырожденностью «4» 5 пять, с вырожденностью «6» 3 три – всего они занимают 46 позиций (кодонов) из 64-х. Так как сумма произведений числа АК на соответствующие им значения вырожденностей равна числу позиций ГК n(1) + 2n(2) + 3n(3) + 4n(4) + 5n(5) + 6n(6) = 64 и n(1) + 2n(2) + 3n(3) + 4n(4) = 46, то
5n(5) = 18 – 6n(6). При n(6) = 1 5n(5) = 12 ---- лишено смысла, при n(6) = 2
5n(5) = 6 ---- лишено смысла, и только при
n(6) = 3 n(5) = 0 !!! Таким образом, при сложившейся версии ГК вырожденности «5» быть не может.