Соматическая обработка генома
Геном эукариот большинства клеток остается в основном постоянным в течение жизни. Тем не менее, есть случаи, когда геном изменяется в определенных клетках или на разных стадиях жизненного цикла во время развития. Например, не каждая клетка человека имеет одинаковое генетическое содержание, что и эритроциты, которые лишены ядра. Одной из самых известных групп в отношении изменений в соматическом геноме являются реснички . Процесс, приводящий к изменению соматического генома, который отличается от генома зародышевой линии, называется соматическим обработкой генома .
Потеря генома
[ редактировать ]Результатом этого процесса является удаление целого генома из клетки. Наиболее известным примером является энуклеации процесс эритроцитов . Обработанная стволовая клетка проходит через изменения, заставляя его потерять ядро. На начальной фазе про-эритробласт проходит еще одно митотическое подразделение , в которых эритробласт с меньшим ядром создается и перемещается в сторону клетки. Ядро выделяется из цитоплазмы, а затем эритробласт делится на ретикулоцит с цитоплазмой и пиреноцитом с конденсированным ядром. Пиреноцит со всем генетическим материалом из клетки разлагается макрофагом . Потеря генома в этом случае выгодно, поскольку пиреноцит может накапливать больше гемоглобина . Зрелые эритроциты без ядра могут правильно доставить кислород. [ 1 ]
Хроматин уменьшение
[ редактировать ]Уменьшение хроматина является процессом частичного элиминации генетического материала хроматина из генома проспективных соматических клеток . Этот процесс, как было обнаружено, происходит на ранней стадии развития в трех группах: нематоды , копепод и Hagfish [ 2 ] Одно из первых исследований, касающихся обработки соматического генома, наблюдалось из-за крупномасштабного хроматинового элиминации хроматина в паразитных нематоде Parascaris Unallens . [ 3 ] Во время уменьшения хроматина соматические хромосомы превращаются в новые теломер, добавленные во многих различных местах и лишенные гетерохроматина , поэтому он отличается от зародышевой клетки в отношении структуры и генетического содержания. Клетки зародышевой линии P. Unialens содержат только две хромосомы, но в раннем эмбриогенезе в центральных эухроматических областях фрагмента хромосом в диплоидный соматический набор из 2 × 29 аутосомов и 2 × 6 x хромосом у женщин или 2 × 29 аутосом и 6 x хромосомы в символах , которые разделяются на две дочерние ядра. После того, как все гетерохроматин деградируется в цитоплазме. В результате уменьшения хроматина P. Unialens теряет около 80–90% от общей ДНК ядерной зародышевой линии. [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]
Уменьшение хроматина происходит также у одноклеточных эукариот, таких как реснички. Реснидоры имеют два ядра: микроядер (ядро клеток зародышевой линии), которые не экспрессируют гены и макронувлеус, где экспрессируются большинство генов и подвергаются элиминации хроматина. В ходе этого процесса хромосомы фрагментируются, хроматин устранен и создается новые молекулы ДНК с добавленными теломерами. Последний Macranecleus имеет больший генетический содержание, чем Micrunecleus. В ресничках существует два типа уменьшения: первым является фрагментация генома и потеря повторяющихся последовательностей, а вторым является делеция внутренне устранения последовательностей в хромосомах и воссоединение оставшихся фрагментов ДНК. [ 6 ]
Ген некремляет
[ редактировать ]Ген некремнирование-это тип генома, который можно найти, в частности, в ресничных ресничках. Гены зародышевой линии в микроядерных ресничках состоят из кодирующих белок фрагментов ДНК (MDSS), прерваемых многими некодирующими последовательностями ДНК, также называемых внутренними удалениями (IESS).
В классе спироторихеа , к которому принадлежит окситриха , белок-кодирующие фрагменты ДНК в микроядке расположены в пересмотренном порядке. Во время сексуального развития генетическое содержание соматического макронуклеуса получено из микроямклеуса. Сначала некоторые части, в том числе IESS, микроядерной ДНК, удаляются, чтобы получить транскрипционно активный геном в Macrinucleus. Также микроядерные MDS, которые являются не последовательными [ 7 ] [ 8 ]
Местные перестройки
[ редактировать ]Местные перестройки влияют только на определенные локусы. Например, такие перегруппировки помогают создавать гены, которые дают большие различия иммуноглобулинов у позвоночных. В течение жизни организмы имеют контакт с большим количеством антигенов . Это означает, что иммунная система должна синтезировать широкий спектр антител . Каждый иммуноглобулин является тетрамером, состоящим из четырех полипептидов, связанных дисульфидными мостами . Они образуют две длинные тяжелые цепочки и две короткие легкие цепочки. Но геном позвоночных не кодирует целые гены тяжелых и легких иммуноглобулинов, только генные сегменты. Сегменты тяжелой цепи расположены на хромосоме 14, они включают 11 постоянных сегментов генов (C H ), которым предшествуют 123-129 переменных сегментов (V H ), 27 сегментов генов разнообразия (D H ) и 9 соединений (J H ), кодируя различные версии компонентов V, D, J. Локусы светлых цепей на хромосоме 2 (Locus κ) и хромосомы 22 (локус λ) имеют аналогичную структуру, но они не содержат сегментов D. На ранней стадии Развитие лимфоцитов B , локусы иммуноглобулинов переставляют. Во время перестройки сегмент V H на локусе тяжелой цепи соединен с одним сегментом D H , затем VD -группа объединяется с J H. сегментом В конце концов, экзон с открытым кадром чтения сегментов: V H , D H , J H иммуноглобулина. Через РНК -сплайсинг во время транскрипции этот экзон становится подключенным к экзону для C H. сегмента Дополнительная мРНК тяжелой цепи может быть преобразована в иммуноглобулин, специфичный только для одного лимфоцита. [ 9 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Migliaccio, Anna Rita (2017-04-27). «Энуклеация эритробласта» . Haematologica . 95 (12): 1985–1988. doi : 10.3324/haematol.2010.033225 . ISSN 0390-6078 . PMC 2995553 . PMID 21123437 .
- ^ Zufall, Rebecca A.; Робинсон, Тесса; Кац, Лора А. (2005-09-15). «Эволюция перестройки генома в развитии у эукариот». Журнал экспериментальной зоологии Часть B: молекулярная эволюция и развитие . 304 (5): 448–455. doi : 10.1002/jez.b.21056 . ISSN 1552-5007 . PMID 16032699 .
- ^ Бовери, Теодор (1887). «О дифференцировке ядер клеток во время борозды яйца Аскарис Мегалоцефала». Анатомический индикатор .
- ^ Бахманн-Вальдманн, Криста; Женш, Стефан; Тоблер, Хайнц; Мюллер, Фриц (2004-03-01). «Уменьшение хроматина приводит к быстрым эволюционным изменениям в организации геномов зародышевой линии паразитических нематод А. Суум и П. Универенс» (PDF) . Молекулярная и биохимическая паразитология . 134 (1): 53–64. doi : 10.1016/j.molbiopara.2003.11.001 . ISSN 0166-6851 . PMID 14747143 .
- ^ Niedermaier, J.; Мориц, КБ (2000-11-01). «Организация и динамика ДНК спутниковых и теломер в Ascaris: последствия для образования и запрограммированное разрушение составных хромосом». Хромосома . 109 (7): 439–452. doi : 10.1007/s004120000104 . ISSN 0009-5915 . PMID 11151673 . S2CID 27788213 .
- ^ Jump up to: а беременный Goday, C.; Pimpinelli, S. (1993). «Возникновение, роль и эволюция хроматина снижения в нематодах». Паразитология сегодня . 9 (9): 319–322. doi : 10.1016/0169-4758 (93) 90229-9 . PMID 15463793 .
- ^ Swart, Estienne C.; Брахт, Джон Р.; Магрини, Винсент; Минкс, Патрик; Чен, Сяо; Чжоу, Йи; Khurana, Jaspreet S.; Голдман, Аарон Д.; Nowacki, Mariusz (2013-01-29). «Макроядерный геном Oxytricha Trifallax: сложный эукариотический геном с 16 000 крошечных хромосом» . PLOS Биология . 11 (1): E1001473. doi : 10.1371/journal.pbio.1001473 . ISSN 1544-9173 . PMC 3558436 . PMID 23382650 .
- ^ Прескотт, Д.М. (1999-03-01). «Эволюционное скремблирование и развитие генов зародышевой линии в гипотрихозных цилиатах» . Исследование нуклеиновых кислот . 27 (5): 1243–1250. doi : 10.1093/nar/27.5.1243 . ISSN 0305-1048 . PMC 148308 . PMID 9973610 .
- ^ Браун, Т.А. (2007). Геномы 3 . Гарлендская наука. С. 439–441. ISBN 9780815341383 .