Структурное наследование
Структурное наследование или корковое наследование — это передача эпигенетического признака в живом организме самовоспроизводящимися пространственными структурами. Это контрастирует с передачей цифровой информации, например, обнаруженной в последовательностях ДНК , на которые приходится подавляющее большинство известных генетических вариаций.
Примеры структурного наследования включают распространение прионов , инфекционных белков таких заболеваний, как скрепи (у овец и коз), губчатая энцефалопатия крупного рогатого скота («коровье бешенство») и болезнь Крейтцфельдта-Якоба (хотя белковая гипотеза передачи прионов до недавнего времени считался спорным). [1] Прионы, основанные на наследственной структуре белка, также существуют в дрожжах . [2] [3] [4] Структурная наследственность также наблюдалась в ориентации ресничек у простейших, таких как Paramecium. [5] и Тетрахимена , [6] и «рукакость» спирали клетки у Тетрахимены , [6] и раковины улиток. Некоторые органеллы также имеют структурное наследование, например центриоль , и сама клетка (определяемая плазматической мембраной ) также может быть примером структурного наследования. Чтобы подчеркнуть отличие молекулярного механизма структурного наследования от канонического механизма спаривания оснований Уотсона-Крика передачи генетической информации, был введен термин «эпигенетический шаблон». [7] [8]
История
[ редактировать ]Структурная наследственность была открыта Трейси Зоннеборном и другими исследователями во время его изучения простейших в конце 1930-х годов. Зоннеборн в своих исследованиях на Paramecium продемонстрировал , что структура коры зависит не от генов или жидкой цитоплазмы, а от коркового строения поверхности инфузорий. Ранее существовавшие структуры клеточной поверхности предоставили шаблон, который передавался на протяжении многих поколений. [9]
Джон Р. Преер-младший, развивая работу Зоннеборна, говорит: «Упорядочение поверхностных структур наследуется, но неизвестно, как макронуклеары передают многие из своих характеристик новым макронуклеусам с помощью неизвестного и загадочного механизма». [10]
Другие исследователи пришли к выводу, что «феномены кортикальной наследственности (и связанные с ней негенные эпигенетические процессы) напоминают нам, что фундаментальной репродуктивной единицей жизни является не молекула нуклеиновой кислоты, а удивительно универсальная, неповрежденная живая клетка». [ нужна ссылка ]
Изучение структурной наследственности является частью расширенного эволюционного синтеза . [11]
В популярной культуре
[ редактировать ]В статье в Newsweek упоминается исследование, которое показывает, что «некоторые водяные блохи носят колючий шлем, отпугивающий хищников; другие, с идентичными последовательностями ДНК, имеют непокрытые головы. Разница между ними заключается не в их генах, а в опыте их матерей. столкновение с хищниками, у ее потомства есть шлемы, эффект, который один шутник назвал «укуси мать, сразись с дочерью». от матери, не только ее последовательности ДНК были переданы ее потомству». [12]
Различные дополнительные примеры структурного наследования представлены в недавно вышедшей книге « Происхождение организменной формы» .
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Сото С, Кастилья Дж (июль 2004 г.). «Спорная белковая гипотеза распространения прионов». Нат. Мед . 10 Приложение (7): S63–7. дои : 10.1038/nm1069 . ПМИД 15272271 . S2CID 8710254 .
- ^ Мэйсон, округ Колумбия, Викнер Р.Б. (октябрь 1995 г.). «Прион-индуцирующий домен дрожжевого Ure2p и протеазная устойчивость Ure2p в прионсодержащих клетках» . Наука . 270 (5233): 93–5. Бибкод : 1995Sci...270...93M . дои : 10.1126/science.270.5233.93 . ПМИД 7569955 . S2CID 42262547 .
- ^ Туите М.Ф., Линдквист С.Л. (ноябрь 1996 г.). «Поддержание и наследование дрожжевых прионов». Тенденции Жене . 12 (11): 467–71. дои : 10.1016/0168-9525(96)10045-7 . ПМИД 8973157 .
- ^ Серио Т.Р., Кашикар А.Г., Коваль А.С., Савицкий Г.Дж., Линдквист С.Л. (2001). «Самосохраняющиеся изменения конформации белка Sup35 как механизм наследственности у дрожжей». Биохим. Соц. Симп . 68 (68): 35–43. дои : 10.1042/bss0680035 . ПМИД 11573346 . S2CID 20173430 .
- ^ Бейссон Дж., Зоннеборн Т.М. (февраль 1965 г.). «Цитоплазматическое наследование организации клеточной коры Paramecium aurelia» . Учеб. Натл. акад. наук. США 53 (2): 275–82. Бибкод : 1965ПНАС...53..275Б . дои : 10.1073/pnas.53.2.275 . ПМК 219507 . ПМИД 14294056 .
- ^ Jump up to: а б Нельсен Э.М., Франкель Дж., Дженкинс Л.М. (март 1989 г.). «Негенное наследование клеточной рукопожатия» (PDF) . Разработка . 105 (3): 447–56. дои : 10.1242/dev.105.3.447 . ПМИД 2612360 .
- ^ Вьенс А., Мехольд У., Бруйар Ф., Жильбер С., Леклерк П., Огрызко В. (июль 2006 г.). «Анализ отложения человеческого гистона H2AZ in vivo свидетельствует против его прямой роли в механизмах эпигенетического шаблонирования» . Мол. Клетка. Биол . 26 (14): 5325–35. дои : 10.1128/MCB.00584-06 . ПМК 1592707 . ПМИД 16809769 .
- ^ Огрызко В.В. (2008). «Эрвин Шредингер, Фрэнсис Крик и эпигенетическая стабильность» . Биол. Прямой . 3:15 . дои : 10.1186/1745-6150-3-15 . ПМК 2413215 . ПМИД 18419815 .
- ^ Преер-младший (март 2006 г.). «Зоннеборн и цитоплазма» . Генетика . 172 (3): 1373–7. дои : 10.1093/генетика/172.3.1373 . ПМК 1456306 . ПМИД 16554410 .
- ^ Преер-младший (февраль 1997 г.). «Что случилось с генетикой парамеций?» . Генетика . 145 (2): 217–25. дои : 10.1093/генетика/145.2.217 . ПМЦ 1207789 . ПМИД 9071578 .
- ^ «Структурное наследование: родитель как шаблон развития» . Расширенный эволюционный синтез.
- ^ Шэрон Бегли, 17 января 2009 г. (17 января 2009 г.). «Бегли: Был ли Дарвин неправ насчет эволюции?» . Newsweek . Проверено 30 июня 2011 г.
{{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Линдквист С.Л., Хеникофф С. (декабрь 2002 г.). «Самосохраняющиеся структурные состояния в биологии, болезнях и генетике» . Учеб. Натл. акад. наук. США . 99 Приложение 4 (90004): 16377. Бибкод : 2002PNAS...9916377L . дои : 10.1073/pnas.212504699 . ПМК 139896 . ПМИД 12475994 .