Cравнительный анализ нуклеотидного состава экзонно-интронных последовательностей генов человека

Abstract

Исследование асимметрий нуклеотидного состава (АНС), связанных с транскрипцией, проведено в различных функциональных участках генов человека. Охарактеризованы четыре типа АНС: аденин-тиминовая, цитозин-гуаниновая, пурин-пиримидиновая и кето-аминовая. Обнаружены существенные различия в типах АНС в экзонах и интронах, выражающиеся системами соотношений: A > T; G ≥ C; A + G > C + T; A + C≥ G + T для экзонов и A < T; C ≤ G; A + G ≤ C + T; A + C < G + T для интронов. В нетранскрибируемых областях генома величины АНС близки к нулю, а наибольших значений достигают в интронах генов «домашнего хозяйства». В среднем более высокие значения АНС наблюдаются в группе генов «домашнего хозяйства» по сравнению с тканеспецифическими. Полученные результаты демонстрируют, что подробная информация об АНС может быть использована для дальнейшего понимания генной струтуры и организации генома в целом.

Дослідження асиметрій нуклеотидного складу (АНС), пов’язаних з транскрипцією, здійснено в різних функціональних ділянках генів людини. Охарактеризовано чотири типи АНС: аденін-тимінова, цитозин-гуанінова, пурин-піримідинова і кето-амінова. Виявлено істотні відмінності в типах АНС в екзонах та інтронах. Екзони можна охарактеризувати такою системою співвідношень: A > T; G ≥ C; A + G > C + T; A + C ≥ G + T, а інтрони – A < T; C ≤ G; A + G ≤ C + T; A + C < G + T. У ділянках геному, що не транскрибуються, величини АНС близькі до нуля, а найбільших значень вони досягають в інтронах генів «домашнього господарства». В середньому вищі величини АНС спостерігаються у групі генів «домашнього господарства» порівняно з тканиноспецифічними. Одержані результати демонструють, що докладна інформація щодо асиметрії нуклеотидного складу може бути використана для подальшого розуміння генної структури і організації геному в цілому.

An analysis of transcription-related bias of base-pair composition was performed in different functional regions of human genes. Four types of the bias (skew indexes) were considered: AT-skew, GC-skew, Purine-skew, and Keto-skew. Our results show the essential differences between base-pair composition of exons and introns. On average, exons are characterized by the following rules: A > T; G ≥ C; A + G > C + T; A + C ≥ G + T, while the rules for introns are: A < T; C ≤ G; A + G ≤ C + T; A + C < G + T. The indexes reach the highest values in the internal introns and are close to zero in nontranscribed regions of the genome. We also observed that the bias is pronouncedly stronger in the housekeeping genes than in the analyzed groups of tissue-specific genes. Our results suggest that the detailed knowledge of the base-pair compositional bias may help to further our understanding of the overall gene organization.