Purine and pyrimidine composition in 5S rRNA and its mutational significance

Abstract

Variations observed in 5S rRNA base compositions are almost entirely due to fixation of point mutations. As a consequence, 5S rRNA size has remained relatively constant during evolution and, therefore, dependencies among the four bases can be predicted. In order to characterize the nature and to determine the degree of such dependencies, correlation analysis followed by principal component factorial analysis was conducted on a large sample of 5S rRNA sequences. The results show that the purine and pyrimidine contents tend to remain constant, so that A + G = Kpur and C + U = Kpyr. The composition of the four bases expressed now by Kpur/Kpyr relationships is also constant (Ks). These relationships imply that the behavior of the mutations in the variable sites of the molecule follows rules imposed by the chemical nature of the bases involved. Consequently, transition mutations would be more favored than substitutions in transversion sites and also than insertion-deletion (rare in 5S rRNAs), since transitions would not significantly alter the values of the Ks-index.A cadeia primária da molécula de RNAr 5S exibe variações na sua seqüência nucleotídica. Tais variações são devidas quase que exclusivamente a fixação de mutações pontuais (transversão e transição). Conseqüentemente, o tamanho da molécula tem permanecido constante e dependências entre as bases são previsíveis. Visando caracterizar a natureza e determinar o grau dessas dependências, procedemos a uma análise de correlação seguida por uma análise fatorial por componente principal da amostragem disponível no Berlin RNA Data Bank. Os resultados demonstram que o conteúdo das purinas e das pirimidinas tende a permanecer constante, de tal forma que A + G = Kpur e C + U = Kpir. Nesses termos, a composição das quatro bases dada agora pela razão Kpur/Kpyr é também igual a uma constante (Ks). O índice Ks implica que o comportamento das mutações nos sítios variáveis da molécula segue regras impostas pela natureza química das bases envolvidas, explicando assim porque as mutações do tipo transição são mais favorecidas na molécula em relação às transversões e às inserções-deleções (raras no 5S), visto que as primeiras não alteram o Ks.