Оптимальные помехоустойчивые генетические коды
На основе симметрии в ДНК построены оптимальные генетические коды, помехоустойчивость которых относительно полярности аминокислот при мутациях в нуклеотидах значительно выше, чем у стандартного кода. Исследована помехоустойчивость оптимальных симметричных и несимметричных генетических кодов. С учето...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Кибернетика и системный анализ |
|---|---|
| Datum: | 2019 |
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України
2019
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/179391 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Оптимальные помехоустойчивые генетические коды / И.В. Сергиенко, Б.А. Белецкий, А.М. Гупал, Н.А. Гупал // Кибернетика и системный анализ. — 2019. — Т. 55, № 1. — С. 44-50. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-179391 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Сергиенко, И.В. Белецкий, Б.А. Гупал, А.М. Гупал, Н.А. 2021-05-04T18:06:16Z 2021-05-04T18:06:16Z 2019 Оптимальные помехоустойчивые генетические коды / И.В. Сергиенко, Б.А. Белецкий, А.М. Гупал, Н.А. Гупал // Кибернетика и системный анализ. — 2019. — Т. 55, № 1. — С. 44-50. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 1019-5262 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/179391 519.217.2 На основе симметрии в ДНК построены оптимальные генетические коды, помехоустойчивость которых относительно полярности аминокислот при мутациях в нуклеотидах значительно выше, чем у стандартного кода. Исследована помехоустойчивость оптимальных симметричных и несимметричных генетических кодов. С учетом баз данных генетических заболеваний показано, что оптимальный код, для которого симметрия выполняется в половине случаев, сохраняет полярность аминокислот при мутациях первого и второго нуклеотидов в кодоне по сравнению со стандартным кодом. На основі симетрії в ДНК побудовано оптимальні генетичні коди, завадостійкість яких відносно полярності амінокислот для мутацій у нуклеотидах значно вища, ніж у стандартного коду. Досліджено завадостійкість оптимальних симетричних та несиметричних кодів. На основі баз даних генетичних захворювань показано, що оптимальний код, для якого симетрія виконується у половині випадків, зберігає полярність амінокислот для мутацій першого та другого нуклеотидів у кодоні в порівнянні зі стандартним кодом. Optimal genetic codes are constructed using DNA symmetry, whose noise immunity with respect to polarity of amino acids in case of mutations in nucleotides is much greater than immunity of standard codes. Noise immunity of optimal symmetric and non-symmetric genetic codes is analyzed. Databases of genetic diseases are used to show that optimal symmetric code for which symmetry holds in half of cases keeps polarity of amino acids at mutations in first and second nucleotides of codon as compared with standard code. ru Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України Кибернетика и системный анализ Системний аналіз Оптимальные помехоустойчивые генетические коды Оптимальні завадостійки генетичні коди Optimal noise-immune genetic codes Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Оптимальные помехоустойчивые генетические коды |
| spellingShingle |
Оптимальные помехоустойчивые генетические коды Сергиенко, И.В. Белецкий, Б.А. Гупал, А.М. Гупал, Н.А. Системний аналіз |
| title_short |
Оптимальные помехоустойчивые генетические коды |
| title_full |
Оптимальные помехоустойчивые генетические коды |
| title_fullStr |
Оптимальные помехоустойчивые генетические коды |
| title_full_unstemmed |
Оптимальные помехоустойчивые генетические коды |
| title_sort |
оптимальные помехоустойчивые генетические коды |
| author |
Сергиенко, И.В. Белецкий, Б.А. Гупал, А.М. Гупал, Н.А. |
| author_facet |
Сергиенко, И.В. Белецкий, Б.А. Гупал, А.М. Гупал, Н.А. |
| topic |
Системний аналіз |
| topic_facet |
Системний аналіз |
| publishDate |
2019 |
| language |
Russian |
| container_title |
Кибернетика и системный анализ |
| publisher |
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Оптимальні завадостійки генетичні коди Optimal noise-immune genetic codes |
| description |
На основе симметрии в ДНК построены оптимальные генетические коды, помехоустойчивость которых относительно полярности аминокислот при мутациях в нуклеотидах значительно выше, чем у стандартного кода. Исследована помехоустойчивость оптимальных симметричных и несимметричных генетических кодов. С учетом баз данных генетических заболеваний показано, что оптимальный код, для которого симметрия выполняется в половине случаев, сохраняет полярность аминокислот при мутациях первого и второго нуклеотидов в кодоне по сравнению со стандартным кодом.
На основі симетрії в ДНК побудовано оптимальні генетичні коди, завадостійкість яких відносно полярності амінокислот для мутацій у нуклеотидах значно вища, ніж у стандартного коду. Досліджено завадостійкість оптимальних симетричних та несиметричних кодів. На основі баз даних генетичних захворювань показано, що оптимальний код, для якого симетрія виконується у половині випадків, зберігає полярність амінокислот для мутацій першого та другого нуклеотидів у кодоні в порівнянні зі стандартним кодом.
Optimal genetic codes are constructed using DNA symmetry, whose noise immunity with respect to polarity of amino acids in case of mutations in nucleotides is much greater than immunity of standard codes. Noise immunity of optimal symmetric and non-symmetric genetic codes is analyzed. Databases of genetic diseases are used to show that optimal symmetric code for which symmetry holds in half of cases keeps polarity of amino acids at mutations in first and second nucleotides of codon as compared with standard code.
|
| issn |
1019-5262 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/179391 |
| citation_txt |
Оптимальные помехоустойчивые генетические коды / И.В. Сергиенко, Б.А. Белецкий, А.М. Гупал, Н.А. Гупал // Кибернетика и системный анализ. — 2019. — Т. 55, № 1. — С. 44-50. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT sergienkoiv optimalʹnyepomehoustoičivyegenetičeskiekody AT beleckiiba optimalʹnyepomehoustoičivyegenetičeskiekody AT gupalam optimalʹnyepomehoustoičivyegenetičeskiekody AT gupalna optimalʹnyepomehoustoičivyegenetičeskiekody AT sergienkoiv optimalʹnízavadostíikigenetičníkodi AT beleckiiba optimalʹnízavadostíikigenetičníkodi AT gupalam optimalʹnízavadostíikigenetičníkodi AT gupalna optimalʹnízavadostíikigenetičníkodi AT sergienkoiv optimalnoiseimmunegeneticcodes AT beleckiiba optimalnoiseimmunegeneticcodes AT gupalam optimalnoiseimmunegeneticcodes AT gupalna optimalnoiseimmunegeneticcodes |
| first_indexed |
2025-11-26T20:35:30Z |
| last_indexed |
2025-11-26T20:35:30Z |
| _version_ |
1850773838008156160 |
| fulltext |
È.Â. ÑÅÐÃÈÅÍÊÎ, Á.À. ÁÅËÅÖÊÈÉ, À.Ì. ÃÓÏÀË, Í.À. ÃÓÏÀË
ÓÄÊ 519.217.2 ÎÏÒÈÌÀËÜÍÛÅ ÏÎÌÅÕÎÓÑÒÎÉ×ÈÂÛÅ
ÃÅÍÅÒÈ×ÅÑÊÈÅ ÊÎÄÛ
Àííîòàöèÿ. Íà îñíîâå ñèììåòðèè â ÄÍÊ ïîñòðîåíû îïòèìàëüíûå ãåíåòè-
÷åñêèå êîäû, ïîìåõîóñòîé÷èâîñòü êîòîðûõ îòíîñèòåëüíî ïîëÿðíîñòè àìèíî-
êèñëîò ïðè ìóòàöèÿõ â íóêëåîòèäàõ çíà÷èòåëüíî âûøå, ÷åì ó ñòàíäàðòíîãî
êîäà. Èññëåäîâàíà ïîìåõîóñòîé÷èâîñòü îïòèìàëüíûõ ñèììåòðè÷íûõ è íå-
ñèììåòðè÷íûõ ãåíåòè÷åñêèõ êîäîâ. Ñ ó÷åòîì áàç äàííûõ ãåíåòè÷åñêèõ çà-
áîëåâàíèé ïîêàçàíî, ÷òî îïòèìàëüíûé êîä, äëÿ êîòîðîãî ñèììåòðèÿ âûïîë-
íÿåòñÿ â ïîëîâèíå ñëó÷àåâ, ñîõðàíÿåò ïîëÿðíîñòü àìèíîêèñëîò ïðè ìóòàöè-
ÿõ ïåðâîãî è âòîðîãî íóêëåîòèäîâ â êîäîíå ïî ñðàâíåíèþ ñî ñòàíäàðòíûì
êîäîì.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: ãåíåòè÷åñêèé êîä, ñèììåòðèÿ â ÄÍÊ, ìóòàöèè â íóêëåî-
òèäàõ, ïîìåõîóñòîé÷èâîñòü, àìèíîêèñëîòà, êîäîí.
ÂÂÅÄÅÍÈÅ
Ñòàíäàðòíûé ãåíåòè÷åñêèé êîä, ñîãëàñíî êîòîðîìó â æèâûõ îðãàíèçìàõ ïðî-
èñõîäèò ñèíòåç áåëêîâ íà îñíîâå èíôîðìàöèè â ÄÍÊ, îòêðûò â 60-õ ãîäàõ
XX âåêà. Îäíèì èç îñíîâíûõ ôàêòîðîâ, âîçìîæíî âëèÿþùèì íà ýâîëþöèþ
êîäà, ÿâëÿåòñÿ ïîâûøåíèå åãî óñòîé÷èâîñòè ïî îòíîøåíèþ ê ìóòàöèÿì — èñ-
êàæåíèÿì ãåíåòè÷åñêîé èíôîðìàöèè, âîçíèêàþùèì â êëåòêàõ ëþáîãî îðãàíèç-
ìà. Ìóòàöèè ïðîèñõîäÿò âñëåäñòâèå ðåïëèêàöèè â ÄÍÊ èëè ðàçðóøèòåëüíûõ
âîçäåéñòâèé ìóòàãåíîâ, òàêèõ êàê õèìè÷åñêèå àãåíòû è ðàäèàöèÿ, êîòîðûå èç-
ìåíÿþò ñòðóêòóðó îòäåëüíûõ íóêëåîòèäîâ â ãåíàõ.
 ðàáîòàõ [1, 2] èññëåäîâàíà óñòîé÷èâîñòü ãåíåòè÷åñêîãî êîäà îòíîñèòåëüíî
ïîëÿðíîñòè àìèíîêèñëîò. Îïèñàí ìåõàíèçì ìóòàöèé è ââîäèòñÿ ìàòåìàòè÷åñêèé àï-
ïàðàò äëÿ îöåíêè ïîìåõîóñòîé÷èâîñòè ãåíåòè÷åñêîãî êîäà. Ïðîâåäåíî ñðàâíåíèå
ñòàíäàðòíîãî êîäà ñî ñëó÷àéíî ñãåíåðèðîâàííûìè êîäàìè, íà êîòîðûå íàëàãàþòñÿ
îïðåäåëåííûå îãðàíè÷åíèÿ. Êîìïüþòåðíûìè ðàñ÷åòàìè ïîëó÷åíî, ÷òî ïîìåõîóñ-
òîé÷èâîñòü êîäà — âàæíûé ôàêòîð äëÿ åãî ýâîëþöèè: óñòîé÷èâîñòü ê ïîìåõàì
ñòàíäàðòíîãî êîäà çíà÷èòåëüíî âûøå, ÷åì ó ñëó÷àéíûõ êîäîâ, ÷òî ñâèäåòåëüñòâóåò
î öåëåñîîáðàçíîñòè âûáîðà ñòàíäàðòíîãî êîäà. Èññëåäîâàíà ïîìåõîóñòîé÷èâîñòü
ãåíåòè÷åñêîãî êîäà îòíîñèòåëüíî òàêèõ õàðàêòåðèñòèê àìèíîêèñëîò, êàê ïîëÿð-
íîñòü, ãèäðîôîáíîñòü è ñêëîííîñòü ê îáðàçîâàíèþ ñïèðàëåé. Îïèñàí ãåíåòè÷åñêèé
àëãîðèòì äëÿ îïòèìèçàöèè ïîìåõîóñòîé÷èâîñòè êîäà, ïðèâåäåíû ðåçóëüòàòû åãî ðà-
áîòû, êîòîðûå ïðîàíàëèçèðîâàíû ñ òî÷êè çðåíèÿ ðàçëè÷íûõ ãðóïï ìóòàöèé.
ÑÒÀÍÄÀÐÒÍÛÉ ÃÅÍÅÒÈ×ÅÑÊÈÉ ÊÎÄ
Èçâåñòíî, ÷òî çàìåíà àìèíîêèñëîòû è íàðóøåíèå åå ïîëÿðíîñòè â áåëêàõ
âðåäíà, ïîñêîëüêó ÷åðåäîâàíèåì ïîëÿðíûõ è íåïîëÿðíûõ àìèíîêèñëîò îïðåäå-
ëÿåòñÿ åãî ïðîñòðàíñòâåííàÿ ñòðóêòóðà. Â ðàáîòàõ [3, 4] ïðåäïîëàãàëîñü, ÷òî
44 ISSN 1019-5262. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2019, òîì 55, ¹ 1
© È.Â. Ñåðãèåíêî, Á.À. Áåëåöêèé, À.Ì. Ãóïàë, Í.À. Ãóïàë, 2019
â ðåçóëüòàòå ýâîëþöèè îòîáðàí íàèáîëåå ïîìåõîóñòîé÷èâûé âàðèàíò,
ò.å. ñòàíäàðòíûé ãåíåòè÷åñêèé êîä æèâûõ îðãàíèçìîâ (òàáë. 1) ñâîäèò ê ìèíè-
ìóìó çàìåíû ìåæäó ïîëÿðíûìè è íåïîëÿðíûìè àìèíîêèñëîòàìè.
Àìèíîêèñëîòû îòëè÷àþòñÿ ïî âçàèìîäåéñòâèþ ñ ìîëåêóëàìè âîäû. Íåïîëÿð-
íûå àìèíîêèñëîòû áîëåå ãèäðîôîáíû, îíè îòòàëêèâàþò ìîëåêóëû âîäû è ñëèïàþò-
ñÿ îäíà ñ äðóãîé. Ïîëÿðíûå àìèíîêèñëîòû ãèäðîôèëüíû è âçàèìîäåéñòâóþò ñ âî-
äîé, â ðåçóëüòàòå ÷åãî îáðàçóåòñÿ ñëîæíàÿ ôîðìà, êîòîðàÿ ñîîòâåòñòâóåò âûïîëíÿå-
ìîé áåëêîì ôóíêöèè. Åñëè âñëåäñòâèå ìóòàöèè ïîëÿðíûé îñòàòîê â áåëêå
çàìåíèòñÿ íåïîëÿðíûì (èëè íàîáîðîò), òî ôîðìà ìîëåêóëû ìîæåò èçìåíèòüñÿ íà-
ñòîëüêî, ÷òî áåëîê íå ñìîæåò âûïîëíÿòü ñâîþ ôóíêöèþ. Íåïîëÿðíûå àìèíîêèñëî-
òû â òàáë. 1 è â ïðèâåäåííûõ äàëåå òàáëèöàõ âûäåëåíû æèðíûì øðèôòîì.
Êàæäûé êîäîí äîïóñêàåò äåâÿòü îäíîêðàòíûõ çàìåí, ÷èñëî êîäèðóþùèõ
àìèíîêèñëîòû òðèïëåòîâ ðàâíî 61. Ïîýòîìó êîëè÷åñòâî âîçìîæíûõ çàìåí íóê-
ëåîòèäîâ äëÿ âñåõ êîäîíîâ ñîñòàâëÿåò 549, èç íèõ 23 çàìåíû íóêëåîòèäîâ ïðèâî-
äÿò ê ïîÿâëåíèþ ñòîï-êîäîíîâ, 134 — íå èçìåíÿþò êîäèðóåìîé àìèíîêèñëîòû,
230 — íå èçìåíÿþò êëàññà êîäèðóåìîé àìèíîêèñëîòû. Äëÿ ñòàíäàðòíîãî êîäà
âîçìîæíû 526 çàìåùåíèé, â êîòîðûõ êîäîí äî è ïîñëå ìóòàöèè íå ÿâëÿåòñÿ
îäíèì èç òðåõ ñòîï-êîäîíîâ, èç íèõ 364 çàìåùåíèÿ íå èçìåíÿþò ïîëÿðíîñòè,
ò.å. åãî ïîìåõîóñòîé÷èâîñòü ñîñòàâëÿåò 364 526/ � 69.20 %.
Êîìïüþòåðíûå ðàñ÷åòû ïîêàçàëè, ÷òî ñòàíäàðòíûé ãåíåòè÷åñêèé êîä íå ÿâ-
ëÿåòñÿ îïòèìàëüíûì îòíîñèòåëüíî ïîìåõîóñòîé÷èâîñòè äàæå ëîêàëüíî, ïîñêîëü-
êó ñóùåñòâóþò ïàðíûå ïåðåñòàíîâêè êîäîíîâ, à òàêæå èçìåíåíèÿ â òèïå àìèíî-
êèñëîòû, êîòîðûå óâåëè÷èâàþò åãî ïîìåõîóñòîé÷èâîñòü [1, 2]. Ñóùåñòâóåò
40 åäèíè÷íûõ èçìåíåíèé â òèïå àìèíîêèñëîòû, óâåëè÷èâàþùèõ ïîìåõîóñòîé÷è-
âîñòü êîäà. Èç íèõ 38 ñëó÷àåâ ñîñòàâëÿþò çàìåíû àìèíîêèñëîòû ñòîï-êîäîíàìè.
 äâóõ ñëó÷àÿõ ñòîï-êîäîí çàìåíÿåòñÿ ïîëÿðíîé àìèíîêèñëîòîé. Òàêèì îáðàçîì,
íå ñóùåñòâóåò åäèíè÷íûõ èçìåíåíèé, óëó÷øàþùèõ ïîìåõîóñòîé÷èâîñòü, êîòî-
ðûå áû ñîõðàíÿëè ïðè ýòîì òðè ñòîï-êîäîíà. Ñóùåñòâóåò 51 ïàðíàÿ ïåðåñòàíîâêà
àìèíîêèñëîò ñî ñòîï-êîäîíîì, óâåëè÷èâàþùàÿ ïîìåõîóñòîé÷èâîñòü.
ISSN 1019-5262. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2019, òîì 55, ¹ 1 45
Ò à á ë è ö à 1. Ñòàíäàðòíûé ãåíåòè÷åñêèé êîä
Ïåðâîå
îñíîâàíèå
Âòîðîå îñíîâàíèå Òðåòüå
îñíîâàíèåT C A G
T
ôåíèëàëàíèí ñåðèí òèðîçèí öèñòåèí T
ôåíèëàëàíèí ñåðèí òèðîçèí öèñòåèí C
ëåéöèí ñåðèí ñòîï ñòîï A
ëåéöèí ñåðèí ñòîï òðèïòîôàí G
C
ëåéöèí ïðîëèí ãèñòèäèí àðãèíèí T
ëåéöèí ïðîëèí ãèñòèäèí àðãèíèí C
ëåéöèí ïðîëèí ãëóòàìèí àðãèíèí A
ëåéöèí ïðîëèí ãëóòàìèí àðãèíèí G
A
èçîëåéöèí òðåîíèí àñïàðàãèí ñåðèí T
èçîëåéöèí òðåîíèí àñïàðàãèí ñåðèí C
èçîëåéöèí òðåîíèí ëèçèí àðãèíèí A
ìåòèîíèí òðåîíèí ëèçèí àðãèíèí G
G
âàëèí àëàíèí àñïàðàãèíîâàÿ
êèñëîòà
ãëèöèí T
âàëèí àëàíèí àñïàðàãèíîâàÿ
êèñëîòà
ãëèöèí C
âàëèí àëàíèí ãëóòàìèíîâàÿ
êèñëîòà
ãëèöèí A
âàëèí àëàíèí ãëóòàìèíîâàÿ
êèñëîòà
ãëèöèí G
ÑÈÌÌÅÒÐÈ×ÍÛÉ ÊÎÄ
 ðàáîòå [5] èññëåäîâàíà ñèììåòðèÿ è ñâîéñòâà çàïèñè ãåíåòè÷åñêîé èíôîð-
ìàöèè â ÄÍÊ. Ñîîòíîøåíèÿ ñèììåòðèè âûâîäÿòñÿ ïî îäíîé íèòè â ÄÍÊ: êîëè-
÷åñòâî êîðîòêèõ ïîñëåäîâàòåëüíîñòåé íóêëåîòèäîâ ïðèìåðíî ðàâíî êîëè÷åñòâó
îáðàòíî êîìïëåìåíòàðíûõ ïîñëåäîâàòåëüíîñòåé. Äëÿ êîäîíîâ ñèììåòðèÿ ïî
îäíîé íèòè ÄÍÊ çàïèñûâàåòñÿ â âèäå
n ijk n k ji( ) ( )� ,
ãäå n ijk( ) — ÷èñëî òðîåê îñíîâàíèé ( )ijk , ïîäñ÷èòàííûõ ïî îäíîé íèòè,
i j k, , , , ,�{A C G T}, ( )k j i — àíòèêîäîí êîäîíà ( )ijk .  ñèììåòðè÷íîì êîäå îò-
íîñèòåëüíî ïîëÿðíîñòè êîäîí ( )ijk êîäèðóåò ïîëÿðíóþ àìèíîêèñëîòó, à àíòè-
êîäîí ( )k j i — íåïîëÿðíóþ ëèáî íàîáîðîò (ñòîï-êîäîíû íå ó÷èòûâàþòñÿ).
Ïðè òàêîì îïðåäåëåíèè ñèììåòðè÷íîãî êîäà â êàæäîì ãåíå êîëè÷åñòâî ïîëÿð-
íûõ è íåïîëÿðíûõ àìèíîêèñëîò ïðèìåðíî ñîâïàäàåò.
Ïðîàíàëèçèðîâàâ òàáë. 1, îòìåòèì, ÷òî â ñòîëáöå T ñîäåðæàòñÿ íåïîëÿðíûå
àìèíîêèñëîòû, â ñòîëáöå A — ïîëÿðíûå àìèíîêèñëîòû, â ñòîëáöàõ C è G — ïî-
ëÿðíûå è íåïîëÿðíûå àìèíîêèñëîòû. Ïîýòîìó ìîæíî ñ÷èòàòü, ÷òî ñòàíäàðòíûé
êîä íà 3 4/ ñîîòâåòñòâóåò ñèììåòðè÷íîìó êîäó.
 òàáë. 2 ïðåäñòàâëåí îïòèìàëüíûé ïîìåõîóñòîé÷èâûé ñèììåòðè÷íûé
êîä [1, 2], ó êîòîðîãî òðè ñòîï-êîäîíà è ÷èñëî òðèïëåòîâ, îïðåäåëÿþùèõ ïîëÿð-
íûå è íåïîëÿðíûå àìèíîêèñëîòû, òàêîå æå, êàê ó ñòàíäàðòíîãî êîäà: 30 òðèïëå-
òîâ çàäàþò ïîëÿðíûå àìèíîêèñëîòû, 31 — íåïîëÿðíûå. Ýòîò êîä ïîñòðîåí íà
îñíîâå âîñüìè ïàðíûõ ïåðåñòàíîâîê èç ñòàíäàðòíîãî êîäà. Ïîìåõîóñòîé÷èâîñòü
êîäà ñîñòàâëÿåò 408 524/ � 77.86 %. Êàê âèäèèì, ñèììåòðè÷íûé êîä èìååò äîñòà-
òî÷íî ïðîñòóþ ñòðóêòóðó è åãî ìîæíî ïîëó÷èòü áåç âûïîëíåíèÿ êîìïüþòåðíûõ
ðàñ÷åòîâ. Ïîìåõîóñòîé÷èâîñòü ñèììåòðè÷íîãî êîäà íåìíîãî ïðåâûøàåò 7 9/
(çà ñ÷åò íàëè÷èÿ ñòîï-êîäîíîâ), ïîñêîëüêó íå áîëåå äâóõ ìóòàöèé èç äåâÿòè íà-
ðóøàþò ïîëÿðíîñòü àìèíîêèñëîò.
46 ISSN 1019-5262. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2019, òîì 55, ¹ 1
Ò à á ë è ö à 2. Ñèììåòðè÷íûé êîä
Ïåðâîå
îñíîâàíèå
Âòîðîå îñíîâàíèå Òðåòüå
îñíîâàíèåT C A G
T
ôåíèëàëàíèí ñòîï òèðîçèí ñåðèí T
ôåíèëàëàíèí òðèïòîôàí òèðîçèí ñåðèí C
ëåéöèí öèñòåèí ñòîï ñåðèí A
ëåéöèí öèñòåèí ñòîï ñåðèí G
C
ëåéöèí ïðîëèí ãèñòèäèí àðãèíèí T
ëåéöèí ïðîëèí ãèñòèäèí àðãèíèí C
ëåéöèí ïðîëèí ãëóòàìèí àðãèíèí A
ëåéöèí ïðîëèí ãëóòàìèí àðãèíèí G
A
èçîëåéöèí ãëèöèí àñïàðàãèí ñåðèí T
èçîëåéöèí ãëèöèí àñïàðàãèí ñåðèí C
èçîëåéöèí ãëèöèí ëèçèí àðãèíèí A
ìåòèîíèí ãëèöèí ëèçèí àðãèíèí G
G
âàëèí àëàíèí àñïàðàãèíîâàÿ
êèñëîòà
òðåîíèí T
âàëèí àëàíèí àñïàðàãèíîâàÿ
êèñëîòà
òðåîíèí C
âàëèí àëàíèí ãëóòàìèíîâàÿ
êèñëîòà
òðåîíèí A
âàëèí àëàíèí ãëóòàìèíîâàÿ
êèñëîòà
òðåîíèí G
Ïåðâûå äâà ñòîëáöà (ñì. òàáë. 2) ïîëó÷åííîãî êîäà ñîäåðæàò íåïîëÿðíûå
àìèíîêèñëîòû, òðåòèé è ÷åòâåðòûé — ïîëÿðíûå àìèíîêèñëîòû, ò.å. åñëè êîäîí
( )ijk îïðåäåëÿåò ïîëÿðíóþ àìèíîêèñëîòó, òî êîäîí ( )k j i — íåïîëÿðíóþ è íàîáî-
ðîò. Êàê îòìå÷àëîñü ðàíåå, êîä, ïðåäñòàâëåííûé â òàáë. 2, îïòèìàëåí, ïîñêîëüêó
ñ ïîìîùüþ ïàðíûõ ïåðåñòàíîâîê àìèíîêèñëîò íåëüçÿ óâåëè÷èòü ïîìåõîóñòîé÷è-
âîñòü ñèììåòðè÷íîãî êîäà, à äðóãèõ ñïîñîáîâ åå ïîâûøåíèÿ íå ñóùåñòâóåò, åñëè
ñîõðàíÿòü õàðàêòåðèñòèêè ñòàíäàðòíîãî êîäà.
Êàê îòìå÷àëîñü ðàíåå, ïîìåõîóñòîé÷èâîñòü êîäà — âàæíûé ôàêòîð äëÿ åãî
ýâîëþöèè: óñòîé÷èâîñòü ê ïîìåõàì ñòàíäàðòíîãî êîäà çíà÷èòåëüíî âûøå, ÷åì
ó ñëó÷àéíûõ êîäîâ, ÷òî ñâèäåòåëüñòâóåò î öåëåñîîáðàçíîñòè åãî âûáîðà.
Ñ ïîìîùüþ ãåíåòè÷åñêèõ àëãîðèòìîâ ïîñòðîåíû ðàçëè÷íûå âàðèàíòû íàè-
áîëåå ïîìåõîóñòîé÷èâûõ êîäîâ ñ äðóãèìè õàðàêòåðèñòèêàìè, ÷åì ó ñòàíäàðòíî-
ãî êîäà, à òàêæå ïîäòâåðæäåí îïòèìàëüíûé ñèììåòðè÷íûé êîä (ñì. òàáë. 2) [2].
ÃÅÍÅÒÈ×ÅÑÊÈÅ ÌÓÒÀÖÈÈ
Âîçìîæíîñòü áûñòðî ðàñøèôðîâûâàòü èíäèâèäóàëüíûå ãåíîìû ÷åëîâåêà ïî-
çâîëèëà íàêîïèòü îãðîìíûå ìàññèâû äàííûõ î çàáîëåâàíèÿõ è ñâÿçàííûõ
ñ íèìè ìóòàöèÿõ â ÄÍÊ. Íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåííûì òèïîì ìóòàöèé, âûçû-
âàþùèõ çàáîëåâàíèÿ, ÿâëÿþòñÿ òî÷å÷íûå, â ðåçóëüòàòå êîòîðûõ åäèíè÷íûé
íóêëåîòèä ãåíà çàìåíÿåòñÿ äðóãèì íóêëåîòèäîì. Èññëåäîâàëèñü ìóòàöèè, îá-
óñëîâëåííûå àóòîèììóííûìè çàáîëåâàíèÿìè: àóòîèììóííûå, îíêîëîãè÷åñêèå,
ñåäå÷íî-ñîñóäèñòûå, ãåíåòè÷åñêèå, íåéðîäåãåíåðàòèâíûå, ïñèõè÷åñêèå ðàññòðîé-
ñòâà, ïàãóáíûå ïðèâû÷êè. Êðîìå òîãî, èìåþòñÿ äàííûå î ìóòàöèÿõ, õàðàêòåðè-
çóþùèõ ñâÿçü ôèçèîëîãè÷åñêèõ è íåéðîôèçèîëîãè÷åñêèõ ñîñòîÿíèé (ñêëîí-
íîñòü ê ëèøíåìó âåñó, äîëãîëåòèå, ãðóïïà êðîâè, ïîâûøåííîå äàâëåíèå, ðàç-
ëè÷íûå çàâèñèìîñòè), íå ÿâëÿþùèõñÿ áîëåçíÿìè.
Èñïîëüçîâàëèñü äàííûå èç èíòåðíåò-ðåñóðñîâ, â êîòîðûõ çàáîëåâàíèÿì ñòà-
âèëèñü â ñîîòâåòñòâèå ñâÿçàííûå ñ íèìè ìóòàöèè â ÄÍÊ, ò.å. áûëè ïîëó÷åíû
ïàðû èñõîäíûõ è ìóòèðîâàííûõ òðèïëåòîâ íóêëåîòèäîâ è ñîîòâåòñòâåííî êîäè-
ðóåìûõ èìè àìèíîêèñëîò.
Ñòàíäàðòíûì êîäîì ïðîâåðåíî 300 ìóòàöèé äëÿ ïðèâåäåííûõ òèïîâ çàáîëå-
âàíèé: â 100 ñëó÷àÿõ íàðóøàëàñü ïîëÿðíîñòü íà ïàðàõ èñõîäíîãî è ìóòèðîâàííî-
ãî êîäîíîâ. Êîëè÷åñòâî ìóòàöèé òðåòüåãî íóêëåîòèäà ñîñòàâèëî 43.
Ñîãëàñíî ñòðóêòóðå ñòàíäàðòíîãî êîäà ìóòàöèè òðåòüåãî íóêëåîòèäà ÷àùå
âñåãî íå èçìåíÿþò àìèíîêèñëîòû, åñëè âîçíèêàþò â êîäèðóþùèõ ó÷àñòêàõ ãåíî-
ìîâ, ïîýòîìó îíè íå ñâÿçàíû ñ çàáîëåâàíèÿìè.
Ñëîæíåå îáîáùèòü äàííûå î âîçäåéñòâèÿõ ìîë÷àùèõ ìóòàöèé (ñîîòâåòñòâóþ-
ùèé êîäîí ïðîäîëæàåò êîäèðîâàòü òó æå àìèíîêèñëîòó), âîçíèêàþùèõ âíå êîäè-
ðóþùèõ îáëàñòåé ãåíîâ. Íàèáîëåå èññëåäîâàíû îáëàñòè, â êîòîðûõ ìóòàöèè ïðî-
èñõîäÿò â èíòðîíàõ èëè íà ýêçîí-èíòðîííûõ ãðàíèöàõ.  ýòèõ îáëàñòÿõ òî÷å÷íûå
ìóòàöèè âàæíû, åñëè îíè èçìåíÿþò íóêëåîòèäû, âûðåçàþùèå èíòðîíû. Äëÿ ñòàí-
äàðòíîãî êîäà 37 ìóòàöèé â òðåòüåì íóêëåîòèäå íå èçìåíèëè àìèíîêèñëîòû, ïîý-
òîìó îíè íå ñâÿçàíû ñ êîäèðóåìûìè îáëàñòÿìè ãåíîâ.
Ñîãëàñíî ïàëåîíòîëîãè÷åñêèì äàííûì áàêòåðèè ñóùåñòâîâàëè òðè ìèëëè-
àðäà ëåò òîìó íàçàä. Òàêèì îáðàçîì, âåñüìà âåðîÿòíî, ÷òî è ãåíåòè÷åñêèé êîä
òîæå ôóíêöèîíèðîâàë. Ïîñêîëüêó ó áàêòåðèé îòñóòñòâóþò èíòðîíû, â ñòàíäàð-
òíîì êîäå íå èìåëîñü ñïîñîáîâ çàùèòû îò ìóòàöèé â íåêîäèðóþùèõ îáëàñòÿõ
ãåíà. Òîò ôàêò, ÷òî àìèíîêèñëîòû îïðåäåëÿþòñÿ îáû÷íî óæå ïåðâûìè äâóìÿ
íóêëåîòèäàìè êîäîíà, ïîäòâåðæäàåò, ÷òî ãåíåòè÷åñêèé êîä áûë ïåðâîíà÷àëüíî
«äóïëåòíûì» è ñîäåðæàë èíôîðìàöèþ ïðèìåðíî î 15 «ïåðâè÷íûõ» àìèíîêèñëî-
òàõ. Âîçìîæíî, â òàêîì ïðèìèòèâíîì êîäå òðåòèé íóêëåîòèä èñïîëüçîâàëñÿ â êà-
÷åñòâå «çàïÿòîé». Ïîçäíåå ìîãëà ïîÿâèòüñÿ ãðóïïà «íîâûõ» àìèíîêèñëîò: àñïà-
ðàãèí, ãëóòàìèí, ìåòèîíèí, òèðîçèí è òðèïòîôàí, è äëÿ èõ êîäèðîâàíèÿ ïîòðåáî-
ISSN 1019-5262. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2019, òîì 55, ¹ 1 47
âàëèñü òðèïëåòû. Íàèáîëåå ÷àñòûìè ìóòàöèÿìè ÿâëÿþòñÿ òðàíçèöèè. Ïîýòîìó
çàìåíû A íà G èëè C íà Ò, åñëè îíè ïðîèçîøëè â òðåòüåì íóêëåîòèäå, ÷àñòî
äàþò òðèïëåòû-ñèíîíèìû, ïîýòîìó âûðîæäåííîñòü ãåíåòè÷åñêîãî êîäà äåëàåò
ãåíîì â öåëîì áîëåå ñòàáèëüíûì [6].  ðàññìàòðèâàåìîì ñëó÷àå 15 çàìåí A íà G
(èëè íàîáîðîò) è 13 çàìåí C íà Ò.
 [7] îïèñàíû ñëó÷àè, êîãäà ìóòàöèè ïðîèñõîäÿò â èíòðîíàõ èëè íà ýêçîí-èí-
òðîííûõ ãðàíèöàõ. Äâà èç ýòèõ òèïîâ: èíòðîíû GU–AG è AU–AC, âñòðå÷àþòñÿ
â êîäèðóþùèõ áåëîê ãåíàõ ýóêàðèîòîâ. Â áîëüøèíñòâå èíòðîíîâ ÐÍÊ ïåðâûå äâà
íóêëåîòèäà ïîñëåäîâàòåëüíîñòè èíòðîíà 5'–GU– 3', à ïîñëåäíèå äâà 5'–AG– 3'.
Ïîýòîìó èõ íàçûâàþò èíòðîíàìè «GU–AG» è âñå ÷ëåíû ýòîãî êëàññà âûðåçàþò-
ñÿ îäèíàêîâûì îáðàçîì. Ýòè êîíñåðâàòèâíûå ìîòèâû áûëè îïðåäåëåíû ïîñëå
îòêðûòèÿ èíòðîíîâ è ïðåäïîëàãàëîñü, ÷òî îíè âàæíû â ïðîöåññå ñïëàéñèíãà.
Íàïðèìåð, ìóòàöèÿ G èëè T â ÄÍÊ-êîïèè 5'-ñàéòà âûðåçàíèÿ èíòðîíà
GU–AG ëèáî ìóòàöèÿ A èëè G â 3'-ñàéòå âûðåçàíèÿ ïðåðâåò ïðîöåññ ñïëàéñèíãà,
ïîòîìó ÷òî ïðàâèëüíàÿ ýêçîí-èíòðîííàÿ ãðàíèöà íå áóäåò îïðåäåëÿòüñÿ.
Ñèììåòðè÷íûé êîä (ñì. òàáë. 2) â 79 ñëó÷àÿõ èç 100 èñïðàâèë íàðóøåíèå
ïîëÿðíîñòè ïðè ìóòàöèÿõ êîäîíà è â ñåìè ñëó÷àÿõ íàðóøèë ïîëÿðíîñòü, ãäå îíà
èìåëà ìåñòî äëÿ ñòàíäàðòíîãî êîäà.
ÎÏÒÈÌÀËÜÍÛÅ ÍÅÑÈÌÌÅÒÐÈ×ÍÛÅ ÊÎÄÛ
Îòìåòèì, ÷òî ñèììåòðèÿ êîäà, ïîíèìàåìàÿ êàê ïåðåõîä îò ïîëÿðíîé àìèíî-
êèñëîòû ê íåïîëÿðíîé ïðè ïåðåõîäå îò êîäîíà ê àíòèêîäîíó, íå ÿâëÿåòñÿ íå-
îáõîäèìûì óñëîâèåì îïòèìàëüíîñòè ãåíåòè÷åñêîãî êîäà.
Åñëè â êîäå (ñì. òàáë. 2) ïîìåíÿòü ìåñòàìè àìèíîêèñëîòû ñòîëáöîâ C è A, ïî-
ëó÷èì êîä (òàáë. 3), äëÿ êîòîðîãî ñèììåòðèÿ íå âûïîëíÿåòñÿ âîîáùå: êîäîí è àí-
òèêîäîí êîäèðóþò àìèíîêèñëîòó îäíîãî òèïà, ïîñêîëüêó íåïîëÿðíûå àìèíîêèñ-
ëîòû ñîäåðæàòñÿ â ñòîëáöàõ T è A, à ïîëÿðíûå — â ñòîëáöàõ C è G. Ïîìåõîóñòîé-
÷èâîñòü êîäà â òàáë. 3 òàêàÿ æå, êàê ó ñèììåòðè÷íîãî êîäà 408 524/ � 77.86 %.
48 ISSN 1019-5262. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2019, òîì 55, ¹ 1
Ò à á ë è ö à 3. Îïòèìàëüíûé êîä, äëÿ êîòîðîãî ñèììåòðèÿ íå âûïîëíÿåòñÿ
Ïåðâîå
îñíîâàíèå
Âòîðîå îñíîâàíèå Òðåòüå
îñíîâàíèå
T C A G
T
ôåíèëàëàíèí òèðîçèí ñòîï ñåðèí T
ôåíèëàëàíèí òèðîçèí òðèïòîôàí ñåðèí C
ëåéöèí ñòîï öèñòåèí ñåðèí A
ëåéöèí ñòîï öèñòåèí ñåðèí G
C
ëåéöèí ãèñòèäèí ïðîëèí àðãèíèí T
ëåéöèí ãèñòèäèí ïðîëèí àðãèíèí C
ëåéöèí ãëóòàìèí ïðîëèí àðãèíèí A
ëåéöèí ãëóòàìèí ïðîëèí àðãèíèí G
A
èçîëåéöèí àñïàðàãèí ãëèöèí ñåðèí T
èçîëåéöèí àñïàðàãèí ãëèöèí ñåðèí C
èçîëåéöèí ëèçèí ãëèöèí àðãèíèí A
ìåòèîíèí ëèçèí ãëèöèí àðãèíèí G
G
âàëèí àñïàðàãèíîâàÿ
êèñëîòà
àëàíèí òðåîíèí T
âàëèí àñïàðàãèíîâàÿ
êèñëîòà
àëàíèí òðåîíèí C
âàëèí ãëóòàìèíîâàÿ
êèñëîòà
àëàíèí òðåîíèí A
âàëèí ãëóòàìèíîâàÿ
êèñëîòà
àëàíèí òðåîíèí G
Îêàçàëîñü, ÷òî íåñèììåòðè÷íûé êîä ïî ñðàâíåíèþ ñî ñòàíäàðòíûì äàåò
ïëîõèå ðåçóëüòàòû íà èññëåäóåìûõ ìóòàöèÿõ, ïîñêîëüêó â 62 ñëó÷àÿõ îí èñ-
ïðàâëÿåò íàðóøåíèå ïîëÿðíîñòè íà ïàðå êîäîí–ìóòàíò, îäíàêî â 43 ñëó÷àÿõ íà-
ðóøàåò ïîëÿðíîñòü òàì, ãäå îíà èìåëà ìåñòî äëÿ ñòàíäàðòíîãî êîäà. Ýòî íå óäè-
âèòåëüíî, ïîñêîëüêó ñðàâíåíèå ïðîâîäèëîñü ñî ñòàíäàðòíûì êîäîì, êîòîðûé íà
3 4/ ñîîòâåòñòâóåò ñèììåòðè÷íîìó êîäó.
Åñëè âî âñåõ êîäîíàõ êîäà â òàáë. 2 ïåðåñòàâèòü ìåñòàìè âòîðîé è òðåòèé
íóêëåîòèäû, ò.å. â êàæäîé ñòðîêå êîäîíû «ïîâåðíóòü íà 90�», ïîëó÷èì êîä
(òàáë. 4) ñ òàêîé æå ïîìåõîóñòîé÷èâîñòüþ, ÷òî è ó ñèììåòðè÷íîãî êîäà, â êîòî-
ðîì ñèììåòðèÿ âûïîëíÿåòñÿ ïðèìåðíî â ïîëîâèíå ñëó÷àåâ.  ýòîì êîäå íåïîëÿð-
íûå àìèíîêèñëîòû îïðåäåëÿþòñÿ òðèïëåòàìè ñ òðåòüèì íóêëåîòèäîì T è C,
à ó ïîëÿðíûõ àìèíîêèñëîò òðåòèé íóêëåîòèä — A è G.
Îòìåòèì, ÷òî ýòîò êîä âî âñåõ ñëó÷àÿõ ñîõðàíÿåò ïîëÿðíîñòü ïðè ìóòàöèÿõ
ïåðâîãî è âòîðîãî íóêëåîòèäîâ â êîäîíå ïî ñðàâíåíèþ ñî ñòàíäàðòíûì êîäîì,
à íàðóøåíèå ïîëÿðíîñòè è çàìåíà àìèíîêèñëîò ïðîèñõîäèò â òðåòüåì íóêëåîòè-
äå. Ïîýòîìó ìóòàöèè â òðåòüåì íóêëåîòèäå íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü íà îñíîâå
ñòàíäàðòíîãî êîäà.
ÇÀÊËÞ×ÅÍÈÅ
Íà îñíîâå ñîîòíîøåíèé ñèììåòðèè â ÄÍÊ ïîñòðîåí ñèììåòðè÷íûé êîä, ïîìå-
õîóñòîé÷èâîñòü êîòîðîãî ïðè ìóòàöèÿõ â íóêëåîòèäàõ íà 9 % âûøå, ÷åì
ó ñòàíäàðòíîãî êîäà. Ñèììåòðè÷íûé êîä (ñì. òàáë. 2) îáðàçîâàí èç ñòàíäàð-
òíîãî êîäà çà ñ÷åò ìèíèìàëüíîãî ÷èñëà èç âîñüìè ïàðíûõ ïåðåñòàíîâîê. Èç
àíàëèçà ñîâðåìåííûõ áàç äàííûõ ãåíåòè÷åñêèõ çàáîëåâàíèé ñëåäóåò, ÷òî ìíî-
ãèå çàáîëåâàíèÿ ñâÿçàíû ñ òî÷å÷íûìè ìóòàöèÿìè íóêëåîòèäîâ. Íàðóøåíèå ïî-
ëÿðíîñòè àìèíîêèñëîò ïðè ìóòàöèÿõ ïðèâîäèò ê èçìåíåíèþ ñòðóêòóðû áåëêà
è, ñëåäîâàòåëüíî, âîçíèêíîâåíèþ ñåðüåçíûõ çàáîëåâàíèé ó ÷åëîâåêà. Ïðè èñ-
ñëåäîâàíèè ãåíåòè÷åñêèõ áîëåçíåé îêàçàëîñü, ÷òî ïîñòðîåííûé ñèììåòðè÷íûé
êîä âî ìíîãèõ ñëó÷àÿõ èñïðàâëÿåò íàðóøåíèå ïîëÿðíîñòè ïðè ìóòàöèÿõ
â íóêëåîòèäàõ. Íàïîëîâèíó ñèììåòðè÷íûé ãåíåòè÷åñêèé êîä âî âñåõ ñëó÷àÿõ
ISSN 1019-5262. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2019, òîì 55, ¹ 1 49
Ò à á ë è ö à 4. Êîä, äëÿ êîòîðîãî ñèììåòðèÿ âûïîëíÿåòñÿ â ïîëîâèíå ñëó÷àåâ
Ïåðâîå
îñíîâàíèå
Âòîðîå îñíîâàíèå Òðåòüå
îñíîâàíèå
T C A G
T
ôåíèëàëàíèí ôåíèëàëàíèí ëåéöèí ëåéöèí T
ñòîï òðèïòîôàí öèñòåèí öèñòåèí C
òèðîçèí òèðîçèí ñòîï ñòîï A
ñåðèí ñåðèí ñåðèí ñåðèí G
C
ëåéöèí ëåéöèí ëåéöèí ëåéöèí T
ïðîëèí ïðîëèí ïðîëèí ïðîëèí C
ãèñòèäèí ãèñòèäèí ãëóòàìèí ãëóòàìèí A
àðãèíèí àðãèíèí àðãèíèí àðãèíèí G
A
èçîëåéöèí èçîëåéöèí èçîëåéöèí ìåòèîíèí T
ãëèöèí ãëèöèí ãëèöèí ãëèöèí C
àñïàðàãèí àñïàðàãèí ëèçèí ëèçèí A
ñåðèí ñåðèí àðãèíèí àðãèíèí G
G
âàëèí âàëèí âàëèí âàëèí T
àëàíèí àëàíèí àëàíèí àëàíèí C
àñïàðàãèíîâàÿ
êèñëîòà
àñïàðàãèíîâàÿ
êèñëîòà
ãëóòàìèíîâàÿ
êèñëîòà
ãëóòàìèíîâàÿ
êèñëîòà
A
òðåîíèí òðåîíèí òðåîíèí òðåîíèí G
ñîõðàíÿåò ïîëÿðíîñòü àìèíîêèñëîò ïðè ìóòàöèÿõ ïåðâîãî è âòîðîãî íóêëåîòè-
äîâ â êîäîíå ïî ñðàâíåíèþ ñî ñòàíäàðòíûì êîäîì.
Ñòàíäàðòíûé è îïòèìàëüíûå êîäû îïðåäåëÿþò äîïîëíèòåëüíûå ïðèçíàêè
ìóòàöèé, ñâÿçàííûå ñ ñîõðàíåíèåì è íàðóøåíèåì ïîëÿðíîñòè ïðè ìóòàöèÿõ. Ïî-
ýòîìó ýòó èíôîðìàöèþ ìîæíî èñïîëüçîâàòü äëÿ êà÷åñòâåííîé äèàãíîñòèêè ãåíå-
òè÷åñêèõ çàáîëåâàíèé ñ ïîìîùüþ áàéåñîâñêèõ ïðîöåäóð ðàñïîçíàâàíèÿ, ïîñòðî-
åííûõ íà îñíîâå îáó÷àþùèõ âûáîðîê ïðåöåäåíòîâ.
ÑÏÈÑÎÊ ËÈÒÅÐÀÒÓÐÛ
1. Ñåðãèåíêî È.Â., Ãóïàë À.Ì., Îñòðîâñêèé À.Â. Óñòîé÷èâîñòü ãåíåòè÷åñêîãî êîäà ê òî÷å÷íûì ìóòàöè-
ÿì. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç. 2014. Ò. 50, ¹ 5. Ñ. 17–24.
2. Ãóïàë À.Ì., Ñåðãèåíêî È.Â. Ñèììåòðèÿ â ÄÍÊ. Ìåòîäû ðàñïîçíàâàíèÿ äèñêðåòíûõ ïîñëåäîâàòåëü-
íîñòåé. Êèåâ: Íàóê. äóìêà, 2016. 228 ñ.
3. È÷àñ Ì. Áèîëîãè÷åñêèé êîä. Ìîñêâà: Ìèð, 1971. 352 ñ.
4. Ìåäíèêîâ Á.Ì. Àêñèîìû áèîëîãèè. Ìîñêâà: Çíàíèå, 1982. 136 ñ.
5. Ãóïàë À.Ì., Ãóïàë Í.À., Îñòðîâñêèé À.Â. Ñèììåòðèÿ è ñâîéñòâà çàïèñè ãåíåòè÷åñêîé èíôîðìàöèè
â ÄÍÊ. Ïðîáëåìû óïðàâëåíèÿ è èíôîðìàòèêè. 2011. ¹ 3. Ñ. 88–94.
6. Ëåíèíäæåð À. Îñíîâû áèîõèìèè: â 3-õ ò. Ò. 3. Ìîñêâà: Ìèð, 1985. 320 ñ.
7. Áðàóí Ò.À. Ãåíîìû. Ìîñêâà; Èæåâñê: Èí-ò êîìïüþòåðíûõ èññëåäîâàíèé, 2011. 922 ñ.
Íàä³éøëà äî ðåäàêö³¿ 12.02.2018
².Â. Ñåð㳺íêî, Á.Î. Á³ëåöüêèé, À.Ì. Ãóïàë, M.A. Ãóïàë
ÎÏÒÈÌÀËÜͲ ÇÀÂÀÄÎÑÒ²ÉÊÈ ÃÅÍÅÒÈ×Ͳ ÊÎÄÈ
Àíîòàö³ÿ. Íà îñíîâ³ ñèìåò𳿠â ÄÍÊ ïîáóäîâàíî îïòèìàëüí³ ãåíåòè÷í³
êîäè, çàâàäîñò³éê³ñòü ÿêèõ â³äíîñíî ïîëÿðíîñò³ àì³íîêèñëîò äëÿ ìóòàö³é
ó íóêëåîòèäàõ çíà÷íî âèùà, í³æ ó ñòàíäàðòíîãî êîäó. Äîñë³äæåíî çàâà-
äîñò³éê³ñòü îïòèìàëüíèõ ñèìåòðè÷íèõ òà íåñèìåòðè÷íèõ êîä³â. Íà îñíîâ³
áàç äàíèõ ãåíåòè÷íèõ çàõâîðþâàíü ïîêàçàíî, ùî îïòèìàëüíèé êîä, äëÿ ÿêî-
ãî ñèìåòð³ÿ âèêîíóºòüñÿ ó ïîëîâèí³ âèïàäê³â, çáåð³ãຠïîëÿðí³ñòü àì³íîêèñ-
ëîò äëÿ ìóòàö³é ïåðøîãî òà äðóãîãî íóêëåîòèä³â ó êîäîí³ â ïîð³âíÿíí³ ç³
ñòàíäàðòíèì êîäîì.
Êëþ÷îâ³ ñëîâà: ãåíåòè÷íèé êîä, ñèìåòð³ÿ â ÄÍÊ, ìóòàö³¿ â íóêëåîòèäàõ,
çàâàäîñò³éê³ñòü, àì³íîêèñëîòà, êîäîí.
I.V. Sergienko, B.A. Biletskyy, A.M. Gupal, M.A. Gupal
OPTIMAL NOISE-IMMUNE GENETIC CODES
Abstract. Optimal genetic codes are constructed using DNA symmetry, whose
noise immunity with respect to polarity of amino acids in case of mutations in
nucleotides is much greater than immunity of standard codes. Noise immunity of
optimal symmetric and non-symmetric genetic codes is analyzed. Databases of
genetic diseases are used to show that optimal symmetric code for which symmetry
holds in half of cases keeps polarity of amino acids at mutations in first and second
nucleotides of codon as compared with standard code.
Keywords: genetic code, symmetry in DNA, mutations in nucleotides, noise
immunity, amino acid, codon.
Ñåðãèåíêî Èâàí Âàñèëüåâè÷,
àêàäåìèê ÍÀÍ Óêðàèíû, äîêòîð ôèç.-ìàò. íàóê, äèðåêòîð Èíñòèòóòà êèáåðíåòèêè
èì. Â.Ì. Ãëóøêîâà ÍÀÍ Óêðàèíû, Êèåâ, e-mail: ikcab806@gmail.com.
Áåëåöêèé Áîðèñ Àëåêñàíäðîâè÷,
êàíäèäàò ôèç.-ìàò. íàóê, ñòàðøèé íàó÷íûé ñîòðóäíèê Èíñòèòóòà êèáåðíåòèêè èì. Â.Ì. Ãëóøêîâà
ÍÀÍ Óêðàèíû, Êèåâ, e-mail: borys.biletskyy@gmail.com.
Ãóïàë Àíàòîëèé Ìèõàéëîâè÷,
÷ë.-êîð. ÍÀÍ Óêðàèíû, äîêòîð ôèç.-ìàò. íàóê, çàâåäóþùèé îòäåëîì Èíñòèòóòà êèáåðíåòèêè
èì. Â.Ì. Ãëóøêîâà ÍÀÍ Óêðàèíû, Êèåâ, e-mail: gupalanatol@gmail.com.
Ãóïàë Íèêèòà Àíàòîëüåâè÷,
êàíäèäàò ôèç.-ìàò. íàóê, íàó÷íûé ñîòðóäíèê Èíñòèòóòà êèáåðíåòèêè èì. Â.Ì. Ãëóøêîâà ÍÀÍ
Óêðàèíû, Êèåâ, e-mail: kitgupal@gmail.com.
50 ISSN 1019-5262. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2019, òîì 55, ¹ 1
|