Kromosoomide dubleerimise funktsioonid ja näited



Üks kromosoomide dubleerimist kirjeldab DNA osa, mis ilmub kaks korda geneetilise rekombinatsiooni produktina. Kromosomaalne dubleerimine, geenide dubleerimine või amplifikatsioon on üks elusolendite varieeruvuse ja evolutsiooni tekkimise allikaid..

Kromosomaalne dubleerimine on mutatsiooni tüüp, kuna see hõlmab DNA normaalse järjestuse muutust kromosomaalses piirkonnas. Teised kromosoomitaseme mutatsioonid hõlmavad insertsioone, inversioone, translokatsiooni ja kromosoomi deletsioone..

Kromosomaalsed dubleerimised võivad esineda dubleeriva fragmendi samas kohas. Need on partiide dubleerimine. Tanda duplikaadid võivad olla kahte tüüpi: otsesed või ümberpööratud.

Otsesed duplikaadid on need, mis kordavad nii korduva fragmendi informatsiooni kui ka orientatsiooni. Partiis ümberpööratud duplikaatfragmentides korratakse informatsiooni, kuid fragmendid on orienteeritud vastassuunas.

Muudel juhtudel võib kromosomaalne dubleerimine toimuda teises kohas või isegi teises kromosoomis. See tekitab järjestuse ektoopilise koopia, mis võib toimida ristsidumise substraadina ja olla aberrantide rekombinatsioonide allikaks. Sõltuvalt suurusest võib dubleerimine olla makro- või mikro-dubleerimine.

Kindlasti öeldes tekitavad dubleerimist varieeruvust ja muutusi. Isiku tasandil võib kromosoomide dubleerimine siiski põhjustada tõsiseid terviseprobleeme.

Indeks

  • 1 Kromosoomide dubleerimise mehhanism
  • 2 Kromosoomide dubleerimine geenide arengus
  • 3 Kromosoomide dubleerimine liikide arengus
  • 4 Probleemid, mida mikroduplication võib indiviidil põhjustada
  • 5 Viited

Kromosoomide dubleerimise mehhanism

Duplikaatsioone esineb sagedamini DNA piirkondades, millel on korduvad järjestused. Need on rekombinatsiooni sündmuste substraat, isegi kui neid kontrollitakse piirkondade vahel, mis ei ole täiesti homoloogsed.

Need rekombinatsioonid on ebaseaduslikud. Mehaaniliselt sõltuvad need järjestuse sarnasusest, kuid geneetiliselt saab neid teostada mittehomoloogiliste kromosoomide vahel..

Inimestel on meil mitmeid korduvaid järjestusi. Väga korduvad on niinimetatud satelliit-DNA, mis piirdub tsentromeeridega (ja mõne heterokromaatilise piirkonnaga).

Teised, mõõdukalt korduvad, hõlmavad näiteks neid, mis on korduvalt nimetatud koodis ribosomaalse RNA jaoks. Need korduvad või dubleeritud piirkonnad asuvad väga spetsiifilistes kohtades, mida nimetatakse nukleoolide korraldamise piirkondadeks (NOR)..

Inimese NOR, asuvad viie erineva kromosoomi subtelomeersetes piirkondades. Iga NOR on teisest küljest sadade tuhandete sama kodeeriva piirkonna koopiatest erinevates organismides.

Kuid meil on ka teisi korduvaid piirkondi, mis on hajutatud kogu genoomis, erineva koostise ja suurusega. Kõik võivad rekombineeruda ja põhjustada dubleerimist. Tegelikult on paljud neist oma dubleerimise, in situ või ektoopilise toote tulemus. Nende hulka kuuluvad muu hulgas minisatelliidid ja mikrosatelliidid.

Kromosomaalsed dubleerimised võivad tekkida ka harvemini mittehomoloogiliste otsade ühendusest. Tegemist on mittehomoloogilise rekombinatsioonimehhanismiga, mida täheldatakse mõnedes kahekordsetes ribadevahelistes DNA purunemiste remondisündmustes.

Kromosoomide dubleerimine geenide arengus

Kui geen on dubleeritud samas kohas või isegi erinevas, tekitab see järjestuse ja tähendusega lookuse. See tähendab, et tähendus on tähendus. Kui see nii jääb, on see selle eelkäija geeni dubleeritud geen.

Kuid see ei pruugi olla seotud sama geeni selektiivse rõhuga ja võib muteeruda. Nende muutuste summa võib mõnikord viia uue funktsiooni ilmumiseni. Geen on samuti uus geen.

Näiteks globiini esivanema lookuse dubleerimine tõi kaasa globiini perekonna ilmumise. Edasised ümberpaigutused ja järjestikused dubleerimised suurendasid perekonda koos uute funktsioonidega samade funktsioonidega, kuid sobivateks erinevateks tingimusteks.

Kromosoomide dubleerimine liikide arengus

Organismis põhjustab geeni dubleerimine koopia, mida nimetatakse paraloggeeniks. Hästi uuritud juhtum on eespool mainitud globiini geenide juhtum. Üks tuntumaid globiine on hemoglobiin.

On väga raske ette kujutada, et ainult geeni kodeeriv piirkond kahekordistub. Seega on iga paraloggeen seotud organismi paraloogilise piirkonnaga, mis kogeb dubleerimist.

Arengu käigus on kromosomaalsed dubleerimised mänginud olulist rolli erinevalt. Ühelt poolt dubleerivad need andmed, mis võivad tekitada uusi funktsioone, muutes eelmise funktsiooniga geene.

Teisest küljest võib dubleerimise paigutamine teise genoomsesse konteksti (näiteks teine ​​kromosoom) luua erineva reguleerimisega paralogi. See tähendab, et see võib tekitada suuremat kohanemisvõimet.

Lõpuks luuakse ka rekombinatsiooni teel vahetatavad piirkonnad, mis põhjustavad suuri genoomseid ümberkorraldusi. See omakorda võib tähendada spekulatsiooni sündmuste, eriti makromajanduslike lineaarsuste päritolu.

Probleemid, mida mikroduplikatsioonid võivad indiviidil põhjustada

Uue põlvkonna sekveneerimistehnoloogiate edusammud, samuti kromosoomide värvimine ja hübridiseerimine võimaldavad nüüd näha uusi ühendusi. Need ühendused hõlmavad teatud haiguste ilmnemist geneetilise informatsiooni saamise (dubleerimise) või kadumise (kustutatud) tõttu.

Geneetiline dubleerimine on seotud geeniannuse muutumisega ja ebanormaalsete ristsidemetega. Igal juhul toovad nad kaasa geneetilise informatsiooni tasakaalustamatuse, mis mõnikord avaldub haiguse või sündroomina.

Charcot-Marie-Tooth'i sündroomi tüüp 1A on seotud näiteks PMP22 geeni sisaldava piirkonna mikroduplikatsiooniga. Sündroom on tuntud ka kui pärilik motoorne ja sensoorne neuropaatia..

Nendele muutustele on altid kromosomaalsed fragmendid. Tegelikult kannab 22q11 piirkond arvukalt kordusi madalal koopiate arvul, mis on spetsiifilised selle genoomiosa suhtes.

See tähendab kromosoomi 22 pika käe riba 11 piirkonnast. Need dubleerimised on seotud paljude geneetiliste häiretega, sealhulgas vaimse alaarenguga, silma väärarengutega, mikrokefaaliaga jne..

Suuremate dubleerimiste korral võib saavutada osalise trisoomia ilmnemise, millel on kahjulik mõju organismi tervisele.

Viited

  1. Cordovez, J.A., Capasso, J., Lingao, M.D., Sadagopan, K.A., Spaeth, G.L., Wasserman, B. N., Levin, A.V. (2014) Ocqi ilmingud 22q11.2 mikroduplikatsioonist. Ophthalmology, 121: 392-398.
  2. Goodenough, U. W. (1984) Genetics. W. B. Saunders Co. Ltd, Philadelphia, PA, USA.
  3. Griffiths, A.J.F., Wessler, R., Carroll, S.B., Doebley, J. (2015). Geneetilise analüüsi sissejuhatus (11. trükk). New York: W. H. Freeman, New York, NY, USA.
  4. Hardison, R. C. (2012) Hemoglobiini ja selle geenide areng. Cold Spring Harbor perspektiivid meditsiinis 12, doi: 10.1101 / cshperspect.a011627
  5. Weise, A., Mrasek, K., Klein, E., Mulatinho, M., Llerena Jr., JC, Hardekopf, D., Pekova, S., Bhatt, S., Kosyakova, N., Liehr, T. (2012) Microdeletion ja mikroduplication sündroomid. Journal of Histochemistry & Cytochemistry 60, doi: 10.1369 / 0022155412440001