Hromosomu dublēšanās iezīmes un piemēri



Viens hromosomu dublēšanos apraksta DNS daļu, kas divreiz parādās kā ģenētiskās rekombinācijas produkts. Hromosomu dublēšanās, gēnu dublēšanās vai amplifikācija ir viens no dzīvo būtņu mainīguma un evolūcijas veidiem..

Hromosomu dublēšanās ir mutācijas veids, jo tā ietver izmaiņas normālā DNS secībā hromosomu reģionā. Citas mutācijas hromosomu līmenī ietver insercijas, inversijas, translokācijas un hromosomu dzēšanu..

Hromosomu dublēšanās var rasties tajā pašā avota vietā, kur dublē fragmentu. Tās ir partiju dublēšanās. Dublikāti tandā var būt divu veidu: tiešie vai apgriezti.

Tiešie dublikāti ir tie, kas atkārto atkārtoto fragmentu informāciju un orientāciju. Daudzkārtējos fragmentos, kas invertēti partijā, informācija tiek atkārtota, bet fragmenti ir orientēti pretējos virzienos.

Citos gadījumos hromosomu dublēšanās var notikt citā vietā vai pat citā hromosomā. Tas rada sekvences ektopisku kopiju, kas var darboties kā substrāts šķērssaistīšanai un ir aberrālas rekombinācijas avots. Atkarībā no iesaistītā lieluma dublēšanās var būt makro vai mikro dublēšanās.

Pilnīgi runājot, dublēšanās rada mainīgumu un pārmaiņas. Tomēr indivīda līmenī hromosomu dublēšanās var izraisīt nopietnas veselības problēmas.

Indekss

  • 1 Kromosomu dublēšanās mehānisms
  • 2 Hromosomu dublēšanās gēnu evolūcijā
  • 3 Kromosomu dublēšanās sugu attīstībā
  • 4 Problēmas, kas var radīt mikroduplikācijas indivīdam
  • 5 Atsauces

Hromosomu dublēšanās mehānisms

Dublēšanās notiek biežāk DNS reģionos, kuros ir atkārtotas sekvences. Tie ir rekombinācijas notikumu substrāts, pat ja tie ir pārbaudīti starp reģioniem, kas nav pilnīgi homologi.

Šīs rekombinācijas tiek uzskatītas par nelikumīgām. Mehāniski tie ir atkarīgi no secības līdzības, bet ģenētiski tos var veikt starp homologām hromosomām.

Cilvēkā mums ir vairāki atkārtotu secību veidi. Ļoti atkārtojas ietver tā saukto satelīta DNS, kas attiecas tikai uz centromēriem (un dažiem heterohromatiskiem reģioniem)..

Citi, kas ir vidēji atkārtojas, ietver, piemēram, tos, kas atkārtojas kopā ar šo ribosomu RNS kodu. Šie atkārtotie vai dublētie reģioni atrodas ļoti specifiskās vietās, ko sauc par nukleolus organizējošiem reģioniem (NOR)..

NOR, kas atrodas cilvēkiem, atrodas piecu dažādu hromosomu subtelomeriskajos reģionos. Katrs NOR, no otras puses, sastāv no simtiem līdz tūkstošiem vienas un tās pašas kodēšanas reģiona kopiju dažādos organismos.

Bet mums ir arī citi atkārtoti reģioni, kas izkaisīti visā genomā, ar atšķirīgu sastāvu un izmēriem. Visi var apvienoties un radīt dublēšanos. Patiesībā daudzi no tiem ir pašu dublēšanās, in situ vai ārpusdzemdes produkts. Tie ietver, piemēram, minisatellītus un mikrosatellītus.

Hromosomu dublēšanās var rasties arī retāk no homologu galu savienojuma. Tas ir ne-homologs rekombinācijas mehānisms, kas novērots dažos divjoslu DNS pārtraukumu remonta notikumos.

Hromosomu dublēšanās gēnu evolūcijā

Ja gēns tiek dublēts vienā vietā vai pat citā, tas rada lokusu ar secību un nozīmi. Tas ir, secība ar nozīmi. Ja tas paliks tādā veidā, tas būs tā priekšgājēja gēna dublikāts un no tā.

Bet tas var nebūt pakļauts tam pašam pamatgēna selektīvajam spiedienam un var mutēt. Šo izmaiņu summa dažkārt var novest pie jaunas funkcijas parādīšanās. Gēns būs arī jauns gēns.

Piemēram, globīna senču lokusa dublēšanās noveda pie globīna ģimenes parādīšanās. Turpmākās pārvietošanas un secīgās dublēšanās padarīja ģimeni augošu ar jauniem dalībniekiem, kas pilda to pašu funkciju, bet piemēroti dažādiem apstākļiem.

Hromosomu dublēšanās sugu attīstībā

Organismā gēna dublēšanās izraisa kopijas, ko sauc par paralog gēnu, izveidi. Labi izpētīts gadījums ir iepriekš minēto globīna gēnu gadījums. Viens no pazīstamākajiem globīniem ir hemoglobīns.

Ir ļoti grūti iedomāties, ka tikai gēna kodējošais reģions dubultosies. Tādēļ katrs paraloggēns ir saistīts ar paralogisku organisma reģionu, kas piedzīvo dublēšanos.

Evolūcijas gaitā hromosomu dublēšanās ir bijusi nozīmīga loma dažādos veidos. No vienas puses, tās dublē informāciju, kas var radīt jaunas funkcijas, mainot gēnus ar iepriekšējo funkciju.

No otras puses, dublēšanās ievietošana citā genoma kontekstā (piemēram, cita hromosoma) var radīt paralogu ar atšķirīgu regulējumu. Tas ir, tas var radīt lielāku pielāgošanās spēju.

Visbeidzot, tiek izveidoti arī apmaiņas reģioni ar rekombināciju, kas noved pie lieliem genomiem. Tas savukārt varētu atspoguļot spekulācijas notikumu izcelsmi, jo īpaši makroevolucionārās līnijas.

Problēmas, kas var radīt mikroduplikācijas indivīdam

Jaunās paaudzes sekvencēšanas tehnoloģiju attīstība, kā arī hromosomu krāsošana un hibridizācija ļauj mums redzēt jaunas asociācijas. Šīs asociācijas ietver noteiktu slimību izpausmi, ko izraisa ģenētiskās informācijas ieguvums (dublēšanās) vai zudums (svītrojums).

Ģenētiskā dublēšanās ir saistīta ar gēnu devas izmaiņām un ar novirzēm. Jebkurā gadījumā tie noved pie ģenētiskās informācijas nelīdzsvarotības, kas dažkārt izpaužas kā slimība vai sindroms.

Piemēram, 1.A tipa Charcot-Marie-Tooth sindroms ir saistīts ar reģiona mikroduplikāciju, kas ietver PMP22 gēnu. Šis sindroms ir pazīstams arī kā iedzimta motora un sensorā neiropātija..

Šīm izmaiņām ir tendētas hromosomu fragmenti. Faktiski 22q11 apgabalā ir daudz atkārtojumu pie maziem kopiju numuriem, kas ir specifiski šai genoma daļai.

Tas ir, no hromosomas 22 garās rokas 11. joslas reģiona. Šie dublējumi ir saistīti ar daudziem ģenētiskiem traucējumiem, tostarp garīgo atpalicību, acu malformācijām, mikrocefāliju utt..

Plašāku dublēšanos gadījumā var sasniegt daļēju trisomiju parādīšanos, kaitīgi ietekmējot organisma veselību.

Atsauces

  1. Cordovez, J.A., Capasso, J., Lingao, M.D., Sadagopāns, K.A., Spaeth, G.L., Wasserman, B. N., Levins, A.V. (2014). Ophthalmology, 121: 392-398.
  2. Goodenough, U. W. (1984) Ģenētika. W. B. Saunders Co. Ltd, Filadelfija, PA, ASV.
  3. Griffiths, A.J.F., Wessler, R., Carroll, S.B., Doebley, J. (2015). Ievads ģenētiskajā analīzē (11. izdevums). Ņujorka: W. H. Freeman, Ņujorka, Ņujorka, ASV.
  4. Hardison, R. C. (2012) Hemoglobīna un tā gēnu evolūcija. Cold Spring Harbor perspektīvas medicīnā 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 un microduplication sindromi. Journal of Histochemistry & Cytochemistry 60, doi: 10.1369 / 0022155412440001