[论文解读] Genetic Code: Four Diversity Types of Protein Amino Acids

Miloje M. Rakočević|arXiv (Cornell University)|Jul 11, 2011

Fractal and DNA sequence analysis参考文献 20被引用 7

一句话总结

本文基于化学和结构特性，将20种标准蛋白氨基酸新颖地划分为四类多样性类型，揭示了遗传密码中此前未知的算术规律。该分类依据侧链类型（非烃类、烃类、芳香/杂环类，以及含功能基团类），共识别出10对由化学决定的氨基酸对，这些对始终连接遗传密码的关键谐波结构。

ABSTRACT

This paper presents, for the first time, four diversity types of protein amino acids. The first type includes two amino acids (G, P), both without standard hydrocarbon side chains; the second one four amino acids, as two pairs [(A, L), (V, I)], all with standard hydrocarbon side chains; the third type comprises the six amino acids, as three pairs [(F, Y), (H, W), (C, M)], two aromatic, two hetero aromatic and two "hetero" non-aromatic); finally, the fourth type consists of eight amino acids, as four pairs [(S, T), (D, E), (N, Q), (K, R)], all with a functional group which also exists in amino acid functional group (wholly presented: H2N-ĊH-COOH; separately: OH, COOH, CONH2, NH2). The insight into existence of four types of diversity was possible only after an insight into the existence of some very new arithmetical regularities, which were so far unknown. Also, as for showing these four types was necessary to reveal the relationships between several key harmonic structures of the genetic code (which we presented in our previous works), this paper is also a review article of the author's researches of the genetic code. By this, the review itself shows that the said harmonic structures are connected through the same (or near the same) chemically determined amino acid pairs, 10 pairs out of the 190 possible.

研究动机与目标

• 基于化学和结构特征，识别并分类20种标准氨基酸为不同的多样性类型。
• 揭示遗传密码中此前未知的算术规律，这些规律支撑氨基酸的分组。
• 证明这些多样性类型与遗传密码关键谐波结构之间的关联。
• 建立一个系统框架，通过化学决定的关系链接氨基酸对。
• 全面回顾作者先前关于遗传密码谐波的研究工作，现由这一四类分类统一整合。

提出的方法

• 分析侧链特性：非烃类（G, P）、标准烃类（A, L, V, I）、芳香/杂环类（F, Y, H, W），以及含功能基团类（S, T, D, E, N, Q, K, R）。
• 根据共享的化学和结构特性，将氨基酸划分为四类，重点分析配对模式。
• 识别出10对特定氨基酸，这些对始终连接遗传密码的谐波结构。
• 使用定量分析揭示遗传密码中此前未被识别的算术规律。
• 整合先前研究的发现，展示新分类与既定谐波模式之间的一致性。

实验结果

研究问题

• RQ1 哪些潜在的化学和结构原理可用于将20种标准氨基酸划分为不同的多样性类型？
• RQ2 遗传密码中的算术规律如何与氨基酸的化学性质相关联？
• RQ3 哪些氨基酸对始终连接遗传密码的关键谐波结构？
• RQ4 这四类多样性类型在多大程度上反映了遗传密码中化学决定的关系？
• RQ5 该分类如何统一并扩展作者关于遗传密码谐波的先前发现？

主要发现

• 20种标准氨基酸根据侧链化学性质和功能基团的存在，被划分为四类不同的多样性类型。
• 第一类包括两种氨基酸（Gly, Pro），其侧链不具有标准烃类结构。
• 第二类包括四种氨基酸（Ala, Leu, Val, Ile），形成两对具有标准烃类侧链的结构。
• 第三类包含六种氨基酸（Phe, Tyr, His, Trp, Cys, Met），被归为三对，其侧链具有芳香性、杂环性或含非芳香性杂原子。
• 第四类包含八种氨基酸（Ser, Thr, Asp, Glu, Asn, Gln, Lys, Arg），其侧链含有功能基团（OH, COOH, CONH2, NH2），这些基团也存在于标准α-氨基酸主链中。
• 识别出10对特定氨基酸，它们始终连接遗传密码的谐波结构，表明该密码组织具有深层次的化学与结构一致性。