Chargaff-Regeln

Die Chargaff-Regeln beschreiben die Basenpaarung doppelsträngiger DNA.

Eigenschaften

Die Chargaff-Regeln wurden von 1952 bis 1968 von Erwin Chargaff aufgestellt.<ref name="Elson1952">Elson D, Chargaff E: On the deoxyribonucleic acid content of sea urchin gametes. In: Experientia. 8, Nr. 4, 1952, S. 143–145. doi:10.1007/BF02170221. PMID 14945441.</ref> Sie umfassen die Parität (gleiche Anzahl) von Nukleinbasen auf beiden DNA-Strängen zwischen Purinen und Pyrimidinen und die Parität zwischen Adenin und Thymin bzw. Guanin und Cytosin.

Die Chargaff-Regeln besitzen eine Gültigkeit für eukaryotische Chromosomen, bakterielle Chromosomen, Genome von doppelsträngigen DNA-Viren und archaeische Chromosomen.<ref>Mitchell D, Bridge R: A test of Chargaff's second rule. In: Biochem Biophys Res Commun. 340, Nr. 1, 2006, S. 90–94. doi:10.1016/j.bbrc.2005.11.160. PMID 16364245.</ref> Sie gelten nicht für mtDNA, DNA von Plastiden, einzelsträngige DNA-Viren oder RNA, was möglicherweise an der einzelsträngigen Replikation liegt.<ref name=Nikolaou2006>Nikolaou C, Almirantis Y: Deviations from Chargaff's second parity rule in organellar DNA. Insights into the evolution of organellar genomes. In: Gene. 381, 2006, S. 34–41. doi:10.1016/j.gene.2006.06.010. PMID 16893615.</ref> Wacław Szybalski zeigte in den 1960er Jahren, dass in den Genomen von manchen Bakteriophagen deutlich mehr A und G als C und T vorkommen.<ref name=Szybalski1966>Szybalski W, Kubinski H, Sheldrick O: Pyrimidine clusters on the transcribing strand of DNA and their possible role in the initiation of RNA synthesis. In: Cold Spring Harbor Symp Quant Biol. 31, 1966, S. 123–127. doi:10.1101/SQB.1966.031.01.019. PMID 4966069.</ref><ref name=Cristillo1998>Cristillo AD: Characterization of G0/G1 switch genes in cultured T lymphocytes. Queen's University, Kingston, Ontario, Canada 1998.</ref><ref name=Bell1999>Bell SJ, Forsdyke DR: Deviations from Chargaff's second parity rule correlate with direction of transcription. In: J Theor Biol. 197, Nr. 1, 1999, S. 63–76. doi:10.1006/jtbi.1998.0858. PMID 10036208.</ref><ref name=Lao2000>Lao PJ, Forsdyke DR: Thermophilic Bacteria Strictly Obey Szybalski's Transcription Direction Rule and Politely Purine-Load RNAs with Both Adenine and Guanine. In: Genome. 10, Nr. 2, 2000, S. 228–236. doi:10.1101/gr.10.2.228. PMID 10673280. PMC: 310832 (freier Volltext).</ref>

Erste Paritätsregel

%A = %T und %G = %C<ref name="Chargaff1952">Chargaff E, Lipshitz R, Green C: Composition of the deoxypentose nucleic acids of four genera of sea-urchin. In: J Biol Chem. 195, Nr. 1, 1952, S. 155–160. PMID 14938364.</ref>

Zweite Paritätsregel

%A ~ %T und %G ~ %C, bei jedem der beiden Einzelstränge.<ref name=Rudner1968>R Rudner, JD Karkas, E Chargaff: Separation of B. Subtilis DNA into complementary strands. 3. Direct analysis. In: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 60, Nr. 3, 1968, S. 921–2. doi:10.1073/pnas.60.3.921. PMID 4970114. PMC: 225140 (freier Volltext).</ref><ref name="Zhang2003">Zhang CT, Zhang R, Ou HY: The Z curve database: a graphic representation of genome sequences. In: Bioinformatics. 19, Nr. 5, 2003, S. 593–599. doi:10.1093/bioinformatics/btg041. PMID 12651717.</ref>

Eine Gültigkeit der zweiten Paritätsregel wurde auch für Codons postuliert:<ref>Perez, J.-C.: Codon populations in single-stranded whole human genome DNA are fractal and fine-tuned by the Golden Ratio 1.618. In: Interdisciplinary Sciences: Computational Life Science. 2, Nr. 3, September 2010, S. 228–240. doi:10.1007/s12539-010-0022-0. PMID 20658335.</ref>

Codons mit T.. sind paritätisch mit Codons mit ..A</br> Codons mit C.. sind paritätisch mit Codons mit ..G</br> Codons mit .T. sind paritätisch mit Codons mit .A.</br> Codons mit .C. sind paritätisch mit Codons mit .G.</br> Codons mit ..T sind paritätisch mit Codons mit A..</br> Codons mit ..C sind paritätisch mit Codons mit G..</br>

Relative Anteile (%) der Nukleinbasen in DNA verschiedener Arten<ref name="Bansal2003">Bansal M: DNA structure: Revisiting the Watson-Crick double helix. In: Current Science. 85, Nr. 11, 2003, S. 1556–1563.</ref></br> Ein Verhältnis, das vom 1:1-Verhältnis abweicht, deutet auf einzelsträngige DNA hin, z. B. beim Bakteriophagen φX174.

Literatur

• Szybalski W, Kubinski H, Sheldrick P: Pyrimidine clusters on the transcribing strands of DNA and their possible role in the initiation of RNA synthesis. In: Cold Spring Harbor NY Symp. Quant Biol. 31, 1966, S. 123–127. doi:10.1101/SQB.1966.031.01.019. PMID 4966069.
• Lobry JR: Asymmetric substitution patterns in the two DNA strands of bacteria. In: Mol. Biol. Evol.. 13, Nr. 5, 1996, S. 660–665. doi:10.1093/oxfordjournals.molbev.a025626. PMID 8676740.
• Lafay B, Lloyd AT, McLean MJ, Devine KM, Sharp PM, Wolfe KH: Proteome composition and codon usage in spirochaetes: species-specific and DNA strand-specific mutational biases. In: Nucleic Acids Res. 27, Nr. 7, 1999, S. 1642–1649. doi:10.1093/nar/27.7.1642. PMID 10075995. PMC: 148367 (freier Volltext).
• McLean MJ, Wolfe KH, Devine KM: Base composition skews, replication orientation, and gene orientation in 12 prokaryote genomes. In: J Mol Evol. 47, Nr. 6, 1998, S. 691–696. doi:10.1007/PL00006428. PMID 9847411.
• McInerney JO: Replicational and transcriptional selection on codon usage in Borrelia burgdorferi. In: Proc Natl Acad Sci USA. 95, Nr. 18, 1998, S. 10698–10703. doi:10.1073/pnas.95.18.10698. PMID 9724767. PMC: 27958 (freier Volltext).
• Albrecht-Buehler G: Asymptotically increasing compliance of genomes with Chargaff's second parity rules through inversions and inverted transpositions. In: Proc Natl Acad Sci USA. 103, Nr. 47, 2006, S. 17828–17833. doi:10.1073/pnas.0605553103. PMID 17093051. PMC: 1635160 (freier Volltext).

Weblinks

• CBS Genome Atlas Database<ref name="Hallin2004">Hallin PF, David Ussery D: CBS Genome Atlas Database: A dynamic storage for bioinformatic results and sequence data. In: Bioinformatics. 20, Nr. 18, 2004, S. 3682–3686. doi:10.1093/bioinformatics/bth423. PMID 15256401.</ref>
• The Z curve database of genomes<ref name="Zhang2003"/>

Einzelnachweise

<references />