Миниспутник
 | Эта статья может сбивать с толку или быть непонятной читателям . ( Июль 2008 г. ) |
В генетике минисателлит . — это участок повторяющейся ДНК , в котором определенные мотивы ДНК (длиной от 10 до 60 пар оснований ) обычно повторяются от двух до нескольких сотен раз [1] Минисателлиты встречаются более чем в 1000 местах генома человека и отличаются высокой частотой мутаций и большим разнообразием популяции. [2] Минисателлиты занимают видное место в центромерах и теломерах хромосом , причем последние защищают хромосомы от повреждений. Название «спутник» относится к раннему наблюдению, согласно которому центрифугирование геномной ДНК в пробирке отделяет заметный слой объемной ДНК от сопровождающих «спутниковых» слоев повторяющейся ДНК. Минисателлиты — это небольшие последовательности ДНК, которые не кодируют белки , но появляются по всему геному сотни раз, причем множество повторяющихся копий лежат рядом друг с другом.
Минисателлиты и их более короткие родственники, микросателлиты , вместе классифицируются как ДНК VNTR (переменное количество тандемных повторов). Что сбивает с толку, минисателлиты часто называют VNTR, а микросателлиты часто называют короткими тандемными повторами (STR) или повторами простых последовательностей (SSR). [3] [4]
Структура
[ редактировать ]Минисателлиты состоят из повторяющихся, обычно богатых GC , мотивов, длина которых варьируется от 10 до более 100 пар оснований. Эти варианты повторов тандемно перемешаны. Некоторые минисателлиты содержат центральную последовательность (или «основную единицу») азотистых оснований «GGGCAGGANG» (где N может быть любым основанием) или, в более общем смысле, состоят из мотивов последовательности пуринов ( аденин (А) и гуанин (G)) и пиримидинов ( цитозин) . (С) и тимин (Т)). [ нужна ссылка ]
Гипервариабельные минисателлиты имеют основные единицы длиной 9–64 п.н. и встречаются главным образом в центромерных регионах. [5]
У человека 90% минисателлитов находятся в субтеломерной области хромосом. человека Сама последовательность теломер представляет собой тандемный повтор: TTAGGG TTAGGG TTAGGG...
Функция
[ редактировать ]Миниспутники были замешаны [ нужна ссылка ] в качестве регуляторов экспрессии генов (например, на уровнях транскрипции , альтернативного сплайсинга или контроля импринта ). Обычно они представляют собой некодирующую ДНК , но иногда являются частью возможных генов . [ нужна ссылка ]
Минисателлиты также составляют хромосомные теломеры, которые защищают концы хромосом от разрушения или слияния с соседними хромосомами.
Мутабельность
[ редактировать ]Минисателлиты ассоциированы с хрупкими участками хромосом и расположены проксимальнее ряда рекуррентных точек разрыва транслокации.
Было продемонстрировано, что некоторые минисателлиты человека (~ 1%) являются гипермутабельными , при этом средняя частота мутаций в зародышевой линии составляет от 0,5% до более 20%, что делает их наиболее нестабильной областью генома человека, известной на сегодняшний день. Хотя другие геномы (мыши, крысы и свиньи) содержат минисателлитные последовательности, ни один из них не оказался гипермутабельным. Поскольку все гипермутабельные минисателлиты содержат внутренние варианты , они обеспечивают чрезвычайно информативную систему для анализа сложных процессов обновления, которые происходят в этом классе тандемных повторов. Картирование минисателлитных вариантов повторов с помощью ПЦР (MVR-PCR) широко использовалось для картирования закономерностей вкраплений вариантных повторов в массиве, что дает подробную информацию о структуре аллелей до и после мутации. [ нужна ссылка ]
Исследования выявили различные мутационные процессы, происходящие в соматических и зародышевых клетках. Соматическая нестабильность, обнаруженная в ДНК крови, демонстрирует простые и редкие внутриаллельные события, которые на два-три порядка ниже, чем в сперме. Напротив, в зародышевой линии происходят сложные события, подобные межаллельной конверсии. [6]
Дополнительный анализ последовательностей ДНК, фланкирующих мини-сателлиты человека, также выявил интенсивную и высоко локализованную горячую точку мейотического кроссовера , которая расположена выше нестабильной стороны массивов мини-сателлитов. Таким образом, оборот повторов, по-видимому, контролируется рекомбинационной активностью в ДНК, которая обрамляет массив повторов и приводит к полярности мутаций. Эти данные позволяют предположить, что минисателлиты, скорее всего, развивались как свидетели локализованных горячих точек мейотической рекомбинации в геноме человека. [ нужна ссылка ]
Было высказано предположение, что минисателлитные последовательности побуждают хромосомы обмениваться ДНК. В альтернативных моделях именно наличие соседних двухцепочечных горячих точек является основной причиной вариаций числа копий минисателлитных повторов. Предполагается, что соматические изменения являются результатом трудностей репликации (которые могут включать в себя проскальзывание репликации ). , среди других явлений, [ нужна ссылка ]
Исследования показали [ нужна ссылка ] что эволюционная судьба минисателлитов стремится к равновесному распределению размеров аллелей до тех пор, пока мутации во фланкирующей ДНК не повлияют на рекомбинационную активность минисателлита, подавляя нестабильность ДНК. Такое событие в конечном итоге привело бы к исчезновению гипермутабельного миниспутника в результате мейотического импульса.
История
[ редактировать ]Первый человеческий миниспутник был открыт в 1980 году А. Р. Уайманом и Р. Уайтом . [7] Обнаружив их высокий уровень изменчивости, [8] Сэр Алек Джеффрис разработал дактилоскопию ДНК на основе мини-спутников, раскрыв первое иммиграционное дело с помощью ДНК в 1985 году и первое судебно-медицинское дело об убийстве, убийстве в Эндерби в Соединенном Королевстве, в 1986 году. Впоследствии мини-сателлиты также использовались в качестве генетических маркеров в анализе сцепления и демографические исследования, но вскоре в 1990-х годах были заменены микросателлитным профилированием.
Термин «сателлитная ДНК» возник в результате наблюдения в 1960-х годах фракции расщепленной ДНК, которая демонстрировала отчетливую плавучую плотность, определяемую как «сателлитный пик» при центрифугировании в градиенте плотности, и которая впоследствии была идентифицирована как большие центромерные тандемные повторы. Когда позднее были идентифицированы более короткие (10–30 п.н.) тандемные повторы, их стали называть минисателлитами. Наконец, с открытием тандемных итераций простых мотивов последовательности, был придуман термин микросателлиты.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Инструменты поиска:
- Анализ генома SERF De Novo и поиск тандемных повторов
- TRF Поиск тандемных повторов
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Миниспутник в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)
- ^ Тон, Э. Джанет; Рис, Гвен С.; Лейт, Шерил; Винтер, Жанетт Ф.; Карвен, Джиллиан Б.; Стовалл, Мэрилин; Олсен, Йорген Х.; Рехницер, Кэтрин; Шредер, Хенрик; Гульдберг, Пер; Бойс, Джон Д. (март 2011 г.). «Зародышевые минисателлитные мутации у людей, переживших рак у детей и молодых людей, получавших лучевую терапию» . Международный журнал радиационной биологии . 87 (3): 330–340. дои : 10.3109/09553002.2011.530338 . ISSN 0955-3002 . ПМЦ 3766628 . ПМИД 21087171 .
- ^ Тернпенни, П. и Эллард, С. (2005). Элементы медицинской генетики Эмери, 12-е место. ред. Эльзевир, Лондон.
- ^ Джангампалли Ади, Прадип Киран (май 2011 г.). «Сравнение и корреляция распределения повторов простых последовательностей в геномах видов бруцелл» . Биоинформация . 6 (5): 179–182. дои : 10.6026/97320630006179 . ПМК 3124796 . ПМИД 21738309 .
- ^ Молекулярная генетика человека Тома Страчана, Эндрю Рида, стр. 289.
- ^ Верно Дж., Дено Ф. (июль 2000 г.). «Минисателиты: мутабельность и архитектура генома» . Геномные исследования . 10 (7): 899–907. дои : 10.1101/гр.10.7.899 . ПМИД 10899139 .
- ^ Вайман А.Р., Уайт Р. (ноябрь 1980 г.). «Высокополиморфный локус в ДНК человека» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 77 (11): 6754–8. Бибкод : 1980PNAS...77.6754W . дои : 10.1073/pnas.77.11.6754 . ПМЦ 350367 . ПМИД 6935681 .
- ^ Джеффрис А.Дж., Уилсон В., Тейн С.Л. (март 1985 г.). «Гипервариабельные« минисателлитные »области в ДНК человека». Природа . 314 (6006): 67–73. Бибкод : 1985Natur.314...67J . дои : 10.1038/314067a0 . ПМИД 3856104 . S2CID 4356170 .