Classification analysis of triplet periodicity in protein-coding regions of genes

Frenkel, Felix; Korotkov, Eugene V.

doi:10.1016/j.gene.2008.06.012

Cited by 33 publications

(52 citation statements)

References 38 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Признаками строк матрицы M1 являются основания последовательности S, а признаками столбцов являются позиции оснований в кодoнах рамки считывания T1. Будем считать, что в нуклеотидной последовательности S существует триплетная периодичность, если уровень взаимной информации I между основаниями последовательности S и позициями оснований в кодонах будет больше некоторой величины I0 [10]. Взаимная информация вычисляется по формуле [28]:…”

Section: триплетная периодичность последовательности Sunclassified

“…Найденные 4724 генов со сдвигом фазы триплетной периодичности делают более вероятным гипотезу о том, что большая часть из 122829 генов, где триплетная периодичность не была найдена на статистически значимом уровне [10], вообще не содержат триплетную периодичность. Однако такая сравнительно небольшая часть генов, где потенциально может быть осуществлен сдвиг рамки считывания, может быть объяснена также несколькими другими причинами.…”

Section: обсуждение результатовunclassified

“…Триплетная организация последовательностей ДНК, кодирующих белки, является общим свойством всех известных в настоящее время живых систем [1][2][3][4][5][6][7][8][9] и она привязана к рамке считывания, существующей в гене [10]. Причина этого заключается как в структуре генетического кода, который практически одинаков у представителей прокариот и эукариот, так и в насыщенности белков определенными аминокислотами [11][12][13][14].…”

Section: Introductionunclassified

“…В матрице признаками столбцов являются позиции периода, а признаками строк являются нуклеотиды. Этот подход был использован для поиска районов с триплетной периодичность в генах из базы данных KEGG (версии 29) [23] и классификации типов триплетной периодичности в виде матриц [10]. Проведенное исследование позволило обнаружить триплетную периодичность у примерно 80% известных генов из базы данных KEGG-29.…”

Section: Introductionunclassified

See 3 more Smart Citations

Phase Shifts of the Triplet Periodicity in DNA Sequences of Genes

Korotkov¹

2009

Math.Biol.Bioinf.

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

Аннотация: Триплетная периодичность является общеизвестным свойством кодирующих последовательностей оснований ДНК. Однако недавно проведенные исследования показали, что около 20% (122829) последовательностей генов из банка данных KEGG (версии 29) не имеют триплетной периодичности без делеций/вставок на статистически значимом уровне. В данной работе ставилась задача показать, что отсутствие триплетной периодичности в некоторых последовательностях может быть обусловлено сдвигами открытой рамки считывания. Для выявления сдвигов рамки считывания предложен новый математический метод, основанный на вычислении меры сходства между типами триплетной периодичности фрагментов последовательности до и после позиции предполагаемого сдвига рамки считывания. С помощью разработанного подхода было найдено 4724 последовательности, имеющие сдвиг рамки считывания. Мы предположили, что в этих случаях мутации типа вставок или делеций привели к образованию новой рамки считывания и нарушению триплетной периодичности последовательности. Выявленные последовательности были перекодированы в аминокислотные последовательности по существующей рамке считывания и древней рамке считывания с учетом сдвига. Оказалось, что 243 последовательности, построенные по древней рамке, имеют подобие к аминокислотным последовательностям банка данных Swiss-Prot, что подтверждает наше предположение о возможности эволюции генов посредством сдвигов рамки считывания.Ключевые слова: последовательность ДНК, триплетная периодичность, открытая рамка считывания, сдвиг открытой рамки считывания.

show abstract

Section: триплетная периодичность последовательности Sunclassified

Section: обсуждение результатовunclassified

Section: Introductionunclassified

See 2 more Smart Citations

Phase Shifts of the Triplet Periodicity in DNA Sequences of Genes

Korotkov¹

2009

Math.Biol.Bioinf.

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…The shift of a phase of triplet periodicity (TP), as we will show in the present work, can be a signal of a presence of RF shifts in genes. TP of DNA coding sequences is a common property of all known living organisms [9][10][11][12][13][14][15][16][17][18][19], and it is associated with the gene reading frame [20,21]. The reasons of relation between RF and TP are the genetic code structure (which is almost identical for prokaryotes and eukaryotes), saturation of proteins with certain amino acids, and uneven using of the synonymous codons [22][23][24][25].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Study of the triplet periodicity phase shifts in genes

Korotkov

Korotkova

2010

Journal of Integrative Bioinformatics

View full text Add to dashboard Cite

The definition of a phase shift of triplet periodicity (TP) is introduced. The mathematical algorithm for detection of TP phase shift of nucleotide sequences has been developed. Gene sequences from Kegg-46 data bank were analyzed with a purpose of searching genes with a phase shift of TP. The presence of a phase shift of triplet periodicity has been shown for 318329 genes (~10% from the number of genes in Kegg-46). We suppose that shifts of the TP phase may indicate the shifts of reading frame (RF) in genes. A relationship between the phase shifts of TP and the frame shifts in genes is discussed. IntroductionMutations in gene sequences arise as substitutions, deletions and insertions of DNA bases, and as deletions, insertions and inversions of the whole DNA fragments [1-2]. Substitutions of DNA bases can induce substitutions of amino acids in protein, and a substitution of one base can change only one amino acid in amino acid sequence. These amino acid alterations very often have a strong influence on protein structure and protein ability to perform its biological function [3]. However, deletions or insertions of DNA bases can change long amino acid sequence due to the shift of a reading frame (RF) in a case when a size of deletion or insertion is not divisible by 3. Amino acid sequences downstream the point of RF shift are changed. In this sense deletions and insertions can be considered as more important evolutionary events than base substitutions. The influence of RF shifts on protein function has been studied relatively poorly due to the difficulty of detection of RF shifts. Though, it is very interesting to study the influence of RF shifts on protein function. If protein does not lose its biological function because of RF shift, it is possible to suggest two hypotheses. Firstly, RF shift may change the unimportant part of protein, and this change of amino acid sequence can not influence the protein function. Secondly, we can suppose that RF shift could create amino acid sequence with similar amino acid function. It is very interesting to find the laws of changes of the amino acids in amino acid sequence that allow to create new amino acid sequences with the same function as initial one has. If upon RF shift the biological function of amino acid sequence has been changed, it is very interesting to reveal the types of amino acid sequence changes which have lead to development of a new biological function of a protein.The results of such studies could be used for designing artificial proteins having the necessary biological functions.The better understanding of the RF shifts influence on protein structure and function will be possible if we develop the mathematical method for the better detection of RF shifts in the known gene sequences. Currently the main method of searching for RF shifts is based on searching for similarities between amino acid sequences with a help of BLAST program or similar programs [4][5][6][7][8]. To search for a similarity we should find the gene region in which we suppose the ...

show abstract