Aufgrund der komplementären Natur der Basenpaarung zwischen Nukleinsäurepolymeren besteht ein doppelsträngiges DNA-Molekül aus zwei Strängen mit Sequenzen, die sich gegenseitig ergänzen. Um Molekularbiologen dabei zu helfen, jeden Strang individuell zu identifizieren, werden die beiden Stränge üblicherweise als „Sense“ – Strang und „Antisense“ – Strang differenziert., Ein einzelner DNA-Strang wird als positiv-Sinn (auch positiv (+) oder einfach Sinn) bezeichnet, wenn seine Nukleotidsequenz direkt der Sequenz eines RNA-Transkripts entspricht, das in eine Aminosäuresequenz übersetzt oder übersetzt werden kann (vorausgesetzt, dass alle Thyminbasen in der DNA-Sequenz in der RNA-Sequenz durch Uracil-Basen ersetzt werden). Der andere Strang des doppelsträngigen DNA-Moleküls wird als Negativ-Sinn (auch negativ (-) oder Antisense) bezeichnet und ist sowohl komplementär zum Positiv-Sinn-Strang als auch zum RNA-Transkript., Es ist tatsächlich der Antisense-Strang, der als Schablone verwendet wird, aus der RNA-Polymerasen das RNA-Transkript konstruieren, aber die komplementäre Basenpaarung, durch die Nukleinsäurepolymerisation auftritt, bedeutet, dass die Sequenz des RNA-Transkripts mit dem Sinnestrang identisch aussieht, abgesehen von der Verwendung von Uracil anstelle von Thymin durch das RNA-Transkript.
Manchmal werden anstelle von Sense bzw. Antisense die Phrasen Codierstrang und Template-Strang angetroffen, und im Kontext eines doppelsträngigen DNA-Moleküls ist die Verwendung dieser Begriffe im Wesentlichen äquivalent., Der Codierungs – /Sense-Strang muss jedoch nicht immer einen Code enthalten, der zur Herstellung eines Proteins verwendet wird; Sowohl proteinkodierende als auch nichtkodierende RNAs können transkribiert werden.
Die Begriffe „Sinn “ und“ Antisense “ beziehen sich nur auf das betreffende RNA-Transkript und nicht auf den DNA-Strang als Ganzes. Mit anderen Worten, entweder DNA-Strang kann als Sinn oder Antisense-Strang dienen. Die meisten Organismen mit ausreichend großen Genomen verwenden beide Stränge, wobei jeder Strang als Schablonenstrang für verschiedene RNA-Transkripte an verschiedenen Stellen entlang desselben DNA-Moleküls fungiert., In einigen Fällen können RNA-Transkripte aus einer gemeinsamen Promotorregion in beide Richtungen (dh auf jedem Strang) transkribiert oder aus Intronen auf beiden Strang transkribiert werden (siehe „ambisense“ unten).
Antisense DNAEdit
Der DNA-Sense-Strang sieht aus wie das Messenger-RNA (mRNA) – Transkript und kann daher zum Lesen der erwarteten Codonsequenz verwendet werden, die letztendlich während der Translation (Proteinsynthese) verwendet wird, um eine Aminosäuresequenz und dann ein Protein aufzubauen., Beispielsweise entspricht die Sequenz „ATG“ innerhalb eines DNA-Sinnestrangs einem „AUG“ – Codon in der mRNA, das für die Aminosäure Methionin kodiert. Der DNA-Sense-Strang selbst wird jedoch nicht als Vorlage für die mRNA verwendet; Es ist der DNA-Antisense-Strang, der als Quelle für den Proteincode dient, da er mit Basen, die den DNA-Sense-Strang ergänzen, als Vorlage für die mRNA verwendet wird. Da die Transkription zu einem RNA-Produkt führt, das den DNA-Template-Strang komplementär ist, ist die mRNA komplementär zum DNA-Antisense-Strang.,
Schematische Darstellung, wie Antisense-DNA-Stränge die Proteinübersetzung stören können
Daher wird ein Base-Triplet 3′-TAC-5′ im DNA-Antisense-Strang (komplementär zum 5′ – ATG-3′ des DNA-Sense-Strangs) als Vorlage verwendet, die zu einem 5′ – AUG-3′ – Base-Triplet in der mRNA führt. Der DNA-Sense-Strang wird das Triplet ATG haben, das dem mRNA-Triplet ähnlich sieht, aber nicht zur Herstellung von Methionin verwendet wird, da es nicht direkt zur Herstellung von mRNA verwendet wird., Der DNA-Sense-Strang wird als „Sense“ – Strang bezeichnet, nicht weil er zur Herstellung von Protein verwendet wird (dies wird nicht der Fall sein), sondern weil er eine Sequenz hat, die direkt der RNA-Codon-Sequenz entspricht. Nach dieser Logik wird das RNA-Transkript selbst manchmal als „Sinn“beschrieben.,
Beispiel mit doppelsträngiger DNA:
DNA-Strang 1: Antisense-Strang (transkribiert) → RNA-Strang (Sense) DNA-Strang 2: Sense-Strang
Einige Regionen innerhalb eines doppelsträngigen DNA-Moleküls codieren Gene, die normalerweise Anweisungen sind, die die Reihenfolge angeben, in der Aminosäuren zu Proteinen zusammengesetzt werden, sowie regulatorische Sequenzen, Spleißstellen, nicht kodierende Introns und andere Genprodukte. Damit eine Zelle diese Information verwenden kann, dient ein Strang der DNA als Vorlage für die Synthese eines komplementären RNA-Strangs., Der transkribierte DNA-Strang wird als Template-Strang mit Antisense-Sequenz bezeichnet, und das daraus produzierte mRNA-Transkript soll Sense-Sequenz (das Komplement von Antisense) sein. Der ungeschriebene DNA-Strang, komplementär zum transkribierten Strang, soll auch eine Sinnessequenz haben; Es hat die gleiche Sinnessequenz wie das mRNA-Transkript (obwohl T-Basen in DNA durch U-Basen in RNA ersetzt werden).
Die Namen, die jedem Strang zugewiesen sind, hängen tatsächlich davon ab, in welche Richtung Sie die Sequenz schreiben, die die Informationen für Proteine enthält (die“ Sense „- Information), und nicht davon, welcher Strang als“ oben „oder“ unten “ dargestellt wird (was willkürlich ist)., Die einzige biologische Information, die für die Kennzeichnung von Strängen wichtig ist, sind die relativen Positionen der terminalen 5′ Phosphatgruppe und der terminalen 3′ Hydroxylgruppe (an den Enden des Strangs oder der betreffenden Sequenz), da diese Enden die Richtung der Transkription und Translation bestimmen. Eine Sequenz mit der Bezeichnung 5′ – CGCTAT-3 ‚entspricht einer Sequenz mit der Bezeichnung 3 ‚- TATCGC-5′, solange die Enden 5′ und 3′ notiert sind. Wenn die Enden nicht beschriftet sind, wird angenommen, dass beide Sequenzen in Richtung 5′-zu-3′ geschrieben sind., Der „Watson-Strang“ bezieht sich auf den 5′-zu-3’oberen Strang (5’→3′), während der „Crick-Strang“ sich auf den 5′ – zu-3’unteren Strang (3’←5‘) bezieht. Sowohl Watson-als auch Crick-Stränge können je nach dem daraus hergestellten spezifischen Genprodukt entweder Sense-oder Antisense-Stränge sein.,
Beispielsweise bezeichnet die Notation „YEL021W“, ein Alias des URA3-Gens, das in der Datenbank des National Center for Biotechnology Information (NCBI) verwendet wird, dass sich dieses Gen im 21.Open Reading Frame (ORF) vom Zentromer des linken Arms (L) der (Y) – Chromosomennummer V (E) befindet und dass der expressionscodierende Strang der Watson-Strang (W) ist. ORF links vom Zentromer des Chromosoms XI und dass der kodierende Strang der Crick-Strang (C) ist. Ein anderer verwirrender Begriff, der sich auf „Plus“ – und „Minus“ – Stränge bezieht, ist ebenfalls weit verbreitet., Unabhängig davon, ob der Strang Sense (positiv) oder Antisense (negativ) ist, lautet die Standardabfragesequenz in der NCBI-BLAST-Ausrichtung „Plus“ – Strang.