18S рибосомальная РНК

18S рибосомальная РНК (сокращенно 18S рРНК ) является частью рибосомальной РНК у эукариот . Он является компонентом малой рибосомальной субъединицы эукариот (40S) и цитозольным гомологом как 12S рРНК в митохондриях , так и 16S рРНК в пластидах и прокариотах . Подобно прокариотической 16S рРНК, гены 18S рибосомальной РНК широко используются для филогенетических исследований и скрининга биоразнообразия эукариот. ^{[ 1 ]}

История исследований

Наряду с 28S и 5,8S рРНК у эукариот 18S рРНК была рано идентифицирована как неотъемлемый структурный элемент рибосом , которые впервые были охарактеризованы по их седиментационным свойствам и названы в соответствии с измеренными единицами Сведберга . ^{[ 2 ]}

Учитывая повсеместное присутствие 18S рРНК в жизни эукариот, эволюция 18S рРНК вскоре была предложена в качестве маркера для филогенетических исследований, призванных решить эволюцию эукариот . ^{[ 3 ]}

Структура и функции

Рибосомальная РНК 18S представляет собой РНК малой субъединицы цитоплазматической эукариот рибосомы структурную .

эукариот, Общая организация тандемных повторов ядерной рДНК состоящих из ETS , 18S рРНК, ITS-1 , 5,8S рРНК , ITS-2 и 28S рРНК .

Геномная последовательность 18S рРНК организована в группу из 28S и 5,8S рРНК , разделенных и фланкированных спейсерными областями ITS-1, ITS-2 и ETS . ^{[ 4 ]} Эти области рибосомальной ДНК (рДНК) присутствуют в активном геноме в нескольких сотнях копий и сгруппированы в областях ядрышкового организатора (ЯОР) . ^{[ 2 ]} В биогенезе рибосом эти гены вместе транскрибируются РНК-полимеразой I и процессируются в ядрышковой структуре ядра .

Длина нуклеотида 18S рРНК выбранных видов
Разновидность	Размер [нт]
Сахаромицеты cerevisiae	1,789 ^{[ 5 ]}
Ксенопус левис	1,825 ^{[ 6 ]}
Мудрый человек	1,869 ^{[ 7 ]}
Дрозофила меланогастер	1,995 ^{[ 8 ]}

Длина 18S рРНК значительно варьирует в филогенетическом дереве эукариот, что соответствует диапазону 16S-19S в единицах Сведберга . ^{[ 2 ]} средняя длина обычно составляет около 2000 нуклеотидов . ^{[ 2 ]} 18S рРНК человека имеет длину 1869 нуклеотидов. ^{[ 7 ]}

Использование

Универсальное присутствие 18S рРНК у эукариот и в целом высокая степень консервативности в эволюции позволяют создавать универсальные праймеры для амплификации ДНК с помощью полимеразной цепной реакции . ^{[ 4 ]}^{[ 1 ]} Возможные применения отражают молекулярные методы с использованием рРНК прокариот 16S .

Проверка биоразнообразия

Праймеры, связывающиеся с высококонсервативными участками 18S рРНК, являются важным маркером для скрининга биоразнообразия . ^{[ 1 ]} позволяющая амплифицировать неуказанные или случайные мишени из образцов окружающей среды, а также неохарактеризованные образцы из коллекций для секвенирования ДНК . Последующее выравнивание последовательностей, охватывающее менее строго консервативные сегменты, позволяет отнести образец к биологическим кладам . ^{[ нужна ссылка ]}

В случае 18S рРНК извлечение ДНК улучшается за счет обилия повторяющихся последовательностей рДНК внутри эукариотических клеток. ^{[ 1 ]} повышение чувствительности анализа.

Филогенетика

Множественные свойства геномной последовательности 18S рРНС сделали ее важным маркерным геном для крупномасштабного филогенетического анализа и реконструкции древа многоклеточных животных жизни . Неотъемлемая роль в формировании и функционировании рибосомы является ключевой причиной ее вездесущности в жизни эукариот. Между тем, ген сохраняет высокую степень консервативности под постоянным давлением отбора у всех живых существ. ^{[ 1 ]} подчеркивая его потенциал для сравнения между отдаленно родственными кладами.

Ранние исследования с использованием последовательности 18S рРНК позволили построить первые крупномасштабные филогенетические деревья многоклеточных животных . ^{[ 3 ]} Данные дальнейших исследований привели к созданию нескольких важных клад , таких как Ecdysozoa и Lophotrochozoa . ^{[ 1 ]}^{[ нужна ссылка ]}

Однако во второй половине 2000-х годов, с увеличением числа таксонов, включенных в молекулярную филогению, стали очевидны две проблемы. Во-первых, преобладают препятствия секвенированию у представителей некоторых таксонов, таких как классы моллюсков Solenogastres и Tryblidia , избранные таксоны двустворчатых моллюсков и загадочный класс ракообразных Remipedia . ^{[ 1 ]} Неспособность получить последовательности 18S отдельных таксонов считается обычным явлением, но о ней редко сообщается. ^{[ 1 ]} Во-вторых, в отличие от первоначально больших надежд, 18S не может разрешить узлы на всех таксономических уровнях, и его эффективность значительно варьируется между кладами. Это обсуждалось как эффект быстрого древнего излучения в течение коротких периодов времени. В настоящее время считается, что мультигенный анализ дает более надежные результаты для отслеживания событий глубокого ветвления у Metazoa, но 18S по-прежнему широко используется в филогенетическом анализе. ^{[ 1 ]}

Ссылки

В эту статью включен текст CC-By-2.0 из ссылки. ^{[ 1 ]}

^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж Мейер А., Тодт С., Миккельсен Н.Т., Либ Б. (2010). «Быстро развивающиеся последовательности 18S рРНК из Solenogastres (Mollusca) устойчивы к стандартной ПЦР-амплификации и дают новое представление о гетерогенности скорости замещения моллюсков» . Эволюционная биология BMC . 10 (1) 70: 70. Бибкод : 2010BMCEE..10...70M . дои : 10.1186/1471-2148-10-70 . ПМЦ 2841657 . ПМИД 20214780 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Грау, Йохен (2015). Genetik [ Генетика ] (на немецком языке) (6-е изд.). Берлин, Гейдельберг: Springer-Verlag Berlin Heidelberg. дои : 10.1007/978-3-662-44817-5 . ISBN 978-3-662-44816-8 .
^ Jump up to: ^а ^б Филд К.Г., Олсен Г.Дж., Лейн DJ, Джованнони С.Дж., Гизелин М.Т., Рафф Э.К., Пейс Н.Р., Рафф Р.А. (1988). «Молекулярная филогения животного мира». Наука . 239 (4841): 748–753. Бибкод : 1988Sci...239..748F . дои : 10.1126/science.3277277 . ПМИД 3277277 .
^ Jump up to: ^а ^б Хиллис Д.М., Диксон М.Т. (1991). «Рибосомальная ДНК: молекулярная эволюция и филогенетический вывод». Ежеквартальный обзор биологии . 66 (4): 411–53. дои : 10.1086/417338 . ПМИД 1784710 .
^ Рубцов П.М., Мусаханов М.М., Захарьев В.М., Краев А.С., Скрябин К.Г., Баев А.А. (1980). «Строение генов рибосомальной РНК дрожжей. I. Полная нуклеотидная последовательность гена 18S рибосомальной РНК Saccharomyces cerevisiae» . Исследования нуклеиновых кислот . 8 (23): 5779–5794. дои : 10.1093/нар/8.23.5779 . ПМЦ 324341 . ПМИД 7008030 .
^ Салим М., Маден Э.Х. (1981). «Нуклеотидная последовательность рибосомальной РНК Xenopus laevis 18S, выведенная из последовательности гена». Природа . 291 (5812): 205–208. Бибкод : 1981Natur.291..205S . дои : 10.1038/291205a0 . ПМИД 7015146 .
^ Jump up to: ^а ^б Страница РНК человека разумного, 18S рибосомальная N5 (RNA18SN5), рибосомальная РНК на « 18S рибосомальная РНК человека разумного » . Национальная медицинская библиотека . 25 марта 2023 г. Проверено 29 июня 2024 г.
^ Таутц Д., Хэнкок Дж. М., Уэбб Д. А., Таутц К., Довер Джорджия (1988). «Полные последовательности генов рРНК Drosophila melanogaster». Молекулярная биология и эволюция . 5 (4): 366–376. doi : 10.1093/oxfordjournals.molbev.a040500 . ПМИД 3136294 .

[Meyer_2010-1] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж Мейер А., Тодт С., Миккельсен Н.Т., Либ Б. (2010). «Быстро развивающиеся последовательности 18S рРНК из Solenogastres (Mollusca) устойчивы к стандартной ПЦР-амплификации и дают новое представление о гетерогенности скорости замещения моллюсков» . Эволюционная биология BMC . 10 (1) 70: 70. Бибкод : 2010BMCEE..10...70M . дои : 10.1186/1471-2148-10-70 . ПМЦ 2841657 . ПМИД 20214780 .

[Graw2015Springer-2] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Грау, Йохен (2015). Genetik [ Генетика ] (на немецком языке) (6-е изд.). Берлин, Гейдельберг: Springer-Verlag Berlin Heidelberg. дои : 10.1007/978-3-662-44817-5 . ISBN 978-3-662-44816-8 .

[Field1988-3] Jump up to: ^а ^б Филд К.Г., Олсен Г.Дж., Лейн DJ, Джованнони С.Дж., Гизелин М.Т., Рафф Э.К., Пейс Н.Р., Рафф Р.А. (1988). «Молекулярная филогения животного мира». Наука . 239 (4841): 748–753. Бибкод : 1988Sci...239..748F . дои : 10.1126/science.3277277 . ПМИД 3277277 .

[Hillis1991-4] Jump up to: ^а ^б Хиллис Д.М., Диксон М.Т. (1991). «Рибосомальная ДНК: молекулярная эволюция и филогенетический вывод». Ежеквартальный обзор биологии . 66 (4): 411–53. дои : 10.1086/417338 . ПМИД 1784710 .

[Rubstov1980-5] Рубцов П.М., Мусаханов М.М., Захарьев В.М., Краев А.С., Скрябин К.Г., Баев А.А. (1980). «Строение генов рибосомальной РНК дрожжей. I. Полная нуклеотидная последовательность гена 18S рибосомальной РНК Saccharomyces cerevisiae» . Исследования нуклеиновых кислот . 8 (23): 5779–5794. дои : 10.1093/нар/8.23.5779 . ПМЦ 324341 . ПМИД 7008030 .

[Salim1981-6] Салим М., Маден Э.Х. (1981). «Нуклеотидная последовательность рибосомальной РНК Xenopus laevis 18S, выведенная из последовательности гена». Природа . 291 (5812): 205–208. Бибкод : 1981Natur.291..205S . дои : 10.1038/291205a0 . ПМИД 7015146 .

[NCBI18SHomoSapiens-7] Jump up to: ^а ^б Страница РНК человека разумного, 18S рибосомальная N5 (RNA18SN5), рибосомальная РНК на « 18S рибосомальная РНК человека разумного » . Национальная медицинская библиотека . 25 марта 2023 г. Проверено 29 июня 2024 г.

[Tautz1988-8] Таутц Д., Хэнкок Дж. М., Уэбб Д. А., Таутц К., Довер Джорджия (1988). «Полные последовательности генов рРНК Drosophila melanogaster». Молекулярная биология и эволюция . 5 (4): 366–376. doi : 10.1093/oxfordjournals.molbev.a040500 . ПМИД 3136294 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]