Линейная хромосома
Линейная хромосома — это хромосома , имеющая линейную форму и содержащая концевые концы. В большинстве эукариотических клеток ДНК расположена в виде множества линейных хромосом. Напротив, большинство прокариотических клеток обычно содержат одну кольцевую хромосому .
В целом факторы, которые привели к эволюции линейных хромосом у эукариот, до конца не изучены. Одно из потенциальных факторов отбора организма в пользу линейных хромосом связано с размером генома : линейные хромосомы могут облегчить транскрипцию и репликацию больших геномов. В организме с очень большим геномом кольцевые хромосомы потенциально могут вызвать проблемы, связанные с торсионной деформацией . [ нужна ссылка ]
Линейные хромосомы также в некотором смысле невыгодны или проблематичны, одной из самых больших потенциальных проблем является проблема конечной репликации . Это явление, которое возникает из-за направленности ферментов репликации ДНК, что приводит к постепенной потере генетического материала на концах линейных хромосом после каждого последующего цикла репликации клеток и ДНК. Чтобы смягчить негативные последствия этой постепенной потери генетического материала, эукариоты развили повторяющиеся некодирующие концевые последовательности ДНК, известные как теломеры , на концах хромосом. Эти повторяющиеся некодирующие последовательности теряются вместо важной кодирующей ДНК, и они пополняются с помощью ферментов, известных как теломеры . [1] Однако теломеры не полностью предотвращают потерю кодирующей ДНК на концевых концах линейных хромосом. Фактически, считается, что возможная потеря кодирующей ДНК в клеточных линиях организма играет роль в старении . [ нужна ссылка ] Более того, данные свидетельствуют о том, что теломеры могут быть нестабильными и склонными к мутациям, которые приводят к развитию опухолей. [2] Мутации, приводящие к конститутивной активности теломеразы, могут привести к снижению клеточной смертности в линиях опухолевых клеток, что связано с развитием рака . [ нужна ссылка ]
У прокариот
[ редактировать ]Линейные хромосомы характерны не только для эукариотических организмов; некоторые прокариотические организмы также имеют линейные хромосомы. Borrelia burgdorferi была первой бактерией, у которой была обнаружена линейная хромосома, но были обнаружены и новые примеры, такие как различные Streptomyces и Coxiella burnetii . Некоторые бактерии, такие как Agrobacterium tumefaciens , даже имеют одну линейную хромосому и одну кольцевую хромосому. Эти бактерии также независимо изобрели свои собственные версии теломер для защиты ДНК, хотя они не являются надежными: у Streptomyces теломеры покрыты белками, но, как известно, они представляют собой «один из наиболее ярких примеров генетической нестабильности среди прокариот». [3]
Эксперименты, в которых была линеаризована кольцевая хромосома прокариотических организмов, показали, что некоторые прокариоты могут сохранять жизнеспособность даже с линейными хромосомами. [4]
В органеллах
[ редактировать ]Геномы большинства митохондрий и пластид эукариот находятся в одной кольцевой хромосоме, что соответствует их бактериальному предку. Тем не менее, большое количество видов эукариот содержат линейную митохондриальную ДНК (мтДНК), некоторые даже разбиты на несколько молекул, в самых разных таксонах: животные (млекопитающие, медузозойные, губки), грибы (особенно дрожжи), растения и альвеолы . . У дрожжей и растений форма мтДНК зависит от жизненного цикла: в некоторые моменты они могут быть круглыми, а в другие обнаруживаются линейно-разветвленные формы, состоящие из сцепленных копий исходного генома. [5] В этих геномах конверсия генов помогает расширить повторы теломер. [6]
Подобные вариации можно найти в пластидных геномах. Проростки кукурузы имеют ДНК хлоропластов (хпДНК) преимущественно в разветвленной линейной форме. [7] Ацетабулярии имеют настоящую линейную хпДНК. [8]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Хьюманн, Джон М. (ноябрь 1976 г.). «Модель репликации концов линейных хромосом» . Исследования нуклеиновых кислот . 3 (11): 3167–3171. дои : 10.1093/нар/3.11.3167 . ISSN 0305-1048 . ПМК 343160 . ПМИД 188017 .
- ^ Исикава, Ф.; Наито, Т. (23 июня 1999 г.). «Почему у нас линейные хромосомы? Дело Адама и Евы». Мутационные исследования . 434 (2): 99–107. дои : 10.1016/s0921-8777(99)00017-8 . ISSN 0027-5107 . ПМИД 10422538 .
- ^ Вольф, Дж. Н.; Альтенбухнер, Дж. (15 мая 2000 г.). «Новое начало с новыми концами: линеаризация кольцевых хромосом в ходе эволюции бактерий» . Письма FEMS по микробиологии . 186 (2): 143–150. дои : 10.1016/s0378-1097(00)00118-x . ISSN 0378-1097 . ПМИД 10802162 .
- ^ Цуй, Тайлин; Моро-ока, Наоки; Осуми, Кацуфуми; Кодама, Кеничи; Осима, Таку; Огасавара, Наотаке; Мори, Хиротада; Ваннер, Барри; Ники, Хиронори (февраль 2007 г.). «Эшерихия коли с линейным геномом» . Отчеты ЭМБО . 8 (2): 181–187. дои : 10.1038/sj.embor.7400880 . ISSN 1469-221X . ПМЦ 1796773 . ПМИД 17218953 .
- ^ Формаджиони, А; Лучетти, А; Плацци, Ф (6 июля 2021 г.). «Митохондриальный геномный ландшафт: портрет митохондриального генома через 40 лет после первой полной последовательности» . Жизнь . 11 (7): 663. doi : 10.3390/life11070663 . ПМЦ 8303319 . ПМИД 34357035 .
- ^ Смит, Дэвид Рой; Килинг, Патрик Дж. (май 2013 г.). «Конверсия генов формирует линейную архитектуру митохондриального генома» . Геномная биология и эволюция . 5 (5): 905–912. дои : 10.1093/gbe/evt059 . ПМЦ 3673629 . ПМИД 23572386 .
- ^ Ольденбург, диджей; Бендич, Эй Джей; Хаберланд, Г. (23 января 2004 г.). «Большая часть хлоропластной ДНК проростков кукурузы состоит из линейных молекул с определенными концами и разветвленными формами». Журнал молекулярной биологии . 335 (4): 953–70. дои : 10.1016/j.jmb.2003.11.020 . ПМИД 14698291 .
- ^ Го, Сюэцзяо, Ляо, Баошэн; Чэн, Жуймин; Чэнь, Цзюнь; Чэнь, Янцзинь; 25 ) ( . года апреля Шилин 2022