Die Chargaff-Regeln beschreiben die Basenpaarung doppelsträngiger DNA.
Eigenschaften
Die Chargaff-Regeln wurden von 1952 bis 1968 von Erwin Chargaff aufgestellt. 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. Sie gelten auch für mtDNA und DNA von Plastiden. Für einzelsträngige DNA-Viren oder RNA gelten die Chargaff-Regeln nicht.Wacław Szybalski zeigte in den 1960er Jahren, dass in den Genomen von manchen Bakteriophagen deutlich mehr A und G als C und T vorkommen.
Erste Paritätsregel
%A = %T und %G = %C
Zweite Paritätsregel
%A ≈ %T und %G ≈ %C, bei jedem der beiden Einzelstränge.
Eine Gültigkeit der zweiten Paritätsregel wurde auch für Codons postuliert:
Codons mit T.. sind paritätisch mit Codons mit ..A
Codons mit C.. sind paritätisch mit Codons mit ..G
Codons mit .T. sind paritätisch mit Codons mit .A.
Codons mit .C. sind paritätisch mit Codons mit .G.
Codons mit ..T sind paritätisch mit Codons mit A..
Codons mit ..C sind paritätisch mit Codons mit G..
Relative Anteile (%) der Nukleinbasen in DNA verschiedener Arten
Ein Verhältnis, das vom 1:1-Verhältnis abweicht, deutet auf einzelsträngige DNA hin, z. B. beim Bakteriophagen φX174.
| Organismus | %A | %G | %C | %T | A/T | G/C | %GC | %AT |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| φX174 | 24,0 | 23,3 | 21,5 | 31,2 | 0,77 | 1,08 | 44,8 | 55,2 |
| Mais | 26,8 | 22,8 | 23,2 | 27,2 | 0,99 | 0,98 | 46,1 | 54,0 |
| Kraken | 33,2 | 17,6 | 17,6 | 31,6 | 1,05 | 1,00 | 35,2 | 64,8 |
| Huhn | 28,0 | 22,0 | 21,6 | 28,4 | 0,99 | 1,02 | 43,7 | 56,4 |
| Wanderratte | 28,6 | 21,4 | 20,5 | 28,4 | 1,01 | 1,00 | 42,9 | 57,0 |
| Mensch | 29,3 | 20,7 | 20,0 | 30,0 | 0,98 | 1,04 | 40,7 | 59,3 |
| Grashüpfer | 29,3 | 20,5 | 20,7 | 29,3 | 1,00 | 0,99 | 41,2 | 58,6 |
| Seeigel | 32,8 | 17,7 | 17,3 | 32,1 | 1,02 | 1,02 | 35,0 | 64,9 |
| Weizen | 27,3 | 22,7 | 22,8 | 27,1 | 1,01 | 1,00 | 45,5 | 54,4 |
| Backhefe | 31,3 | 18,7 | 17,1 | 32,9 | 0,95 | 1,09 | 35,8 | 64,4 |
| E. coli | 24,7 | 26,0 | 25,7 | 23,6 | 1,05 | 1,01 | 51,7 | 48,3 |
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. Jahrgang, 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. Jahrgang, 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. Jahrgang, 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. Jahrgang, 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. Jahrgang, 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. Jahrgang, Nr. 47, 2006, S. 17828–17833, doi:10.1073/pnas.0605553103, PMID 17093051, PMC 1635160 (freier Volltext).