Геномный остров

Геномный остров ( GI ) является частью генома , который имеет доказательства горизонтального происхождения . ^{[ 1 ]} Термин обычно используется в микробиологии , особенно в отношении бактерий . GI может кодировать для многих функций, может быть вовлечен в симбиоз или патогенез и может помочь адаптации организма. Существуют много подклассов ГИС, которые основаны на функции, которую они выполняют. ^{[ 2 ]} Например, GI, связанный с патогенезом, часто называют островом патогенности (PAI), в то время как ГИС, которые содержат много генов, устойчивых к антибиотикам, называются островами устойчивости к антибиотикам. Тот же GI может происходить у отдаленно связанных видов в результате различных типов горизонтального переноса генов (трансформация, конъюгация, трансдукция). Это может быть определено с помощью анализа базового состава, а также оценки филогении. Пог. Остров является сегментом генома, который, как считается, возникла из метода горизонтального переноса. Геномный остров был впервые обнаружен хакер -италлом в 2000 году

Вычислительный прогноз

Были разработаны различные программы прогнозирования геномных островов. Эти инструменты могут быть широко сгруппированы в методы, основанные на последовательности, и сравнительные методы геномики /филогения.

Методы, основанные на последовательности, зависят от природного различия, существующего между составом последовательности генома разных видов. Геномные области, которые показывают аномальную состав последовательности (такие как смещение нуклеотидов или смещение кодона), позволяют предположить, что эти области могли быть горизонтально перенесены. Две основные проблемы с этими методами заключаются в том, что ложные прогнозы могут возникнуть из -за естественных изменений в геноме (иногда из -за высоко экспрессированных генов) и что горизонтально перенесенная ДНК будет улучшаться (изменение в геноме хозяина) с течением времени; Поэтому ограничение прогнозов только недавно приобретенных ГИС.

Сравнительные методы на основе геномики пытаются идентифицировать области, которые показывают признаки того, что они были горизонтально перенесены с использованием информации из нескольких родственных видов. Например, геномная область, которая присутствует у одного вида, но не присутствует у некоторых других родственных видов, предполагает, что область могла быть горизонтально перенесена. Альтернативные объяснения заключаются в том, что регион присутствовал у общего предка, но был потерян во всех других сравниваемых видах, или (ii), что регион отсутствовал у общего предка, но была получена посредством мутации и отбора в виды, в которых он все еще найден. Аргумент для множественных удалений региона будет укреплен, если есть доказательства из внешних групп, что регион присутствовал у общего предка, или если филогения подразумевает относительно мало фактических событий делеции. Аргумент о приобретении с помощью мутации будет укреплен, если известно, что вид с регионом существенно расходился от других видов или если рассматриваемая область невелика. Возможность (i) или (ii) будет изменен, если бы отбор проб таксона пропустил многие вымершие виды, которые могли обладать регионом, и, в частности, если вымирание коррелировало с наличием региона.

Одним из примеров метода, который интегрирует несколько наиболее точных методов прогнозирования GI, является IslandViewer. ^{[ 3 ]}

Примеры

У бактерий многие типа III и системы секреции IV расположены на геномных островах. Эти «острова» характеризуются их большим размером (> 10 т.п.н. ), их частой ассоциацией с генами кодирующих тРНК и другим содержанием G+C по сравнению с остальной частью генома. Многие геномные острова окружают повторные структуры и несут фрагменты других мобильных элементов, таких как фаги и плазмиды . Некоторые геномные острова, в том числе те, что прилегают к интегративным и сопряженным элементам (ICE), могут спонтанно вывести себя из хромосомы и могут быть переданы другим подходящим получателям. ^{[ 4 ]} В то время как удаление зависит от присутствующего ледяного механизма, интеграция объясняется интегратами, присутствующими на геномных островах.

Ссылки

^ Лангиль, мг; Hsiao, WW; Brinkman, FS (май 2010 г.). «Обнаружение геномных островов с использованием подходов к биоинформатике». Природные обзоры. Микробиология . 8 (5): 373–82. doi : 10.1038/nrmicro2350 . PMID 20395967 . S2CID 2373228 .
^ Джухас, Марио; van der meer, jan roelof; Гайярд, Мюриэль; Хардинг, Розалинда М; Капюшон, Дерек W; Крук, Деррик В. (март 2009 г.). «Геномные острова: инструменты бактериального горизонтального переноса и эволюции генов» . Обзоры микробиологии FEMS . 33 (2): 376–393. doi : 10.1111/j.1574-6976.2008.00136.x . ISSN 0168-6445 . PMC 2704930 . PMID 19178566 .
^ Langille MG, Brinkman FS (март 2009 г.). «IslandViewer: интегрированный интерфейс для вычислительной идентификации и визуализации геномных островов» . Биоинформатика . 25 (5): 664–5. doi : 10.1093/bioinformatics/btp030 . PMC 2647836 . PMID 19151094 .
^ Джонсон, Кристофер М.; Гроссман, Алан Д. (2015). «Интегративные и сопряженные элементы (ICES): что они делают и как они работают» . Ежегодный обзор генетики . 49 : 577–601. doi : 10.1146/annurev-genet-112414-055018 . ISSN 0066-4197 . PMC 5180612 . PMID 26473380 .

Внешние ссылки

Геномные+острова в Национальной медицинской библиотеке Медицинской библиотеки США (Mesh)

[1] Лангиль, мг; Hsiao, WW; Brinkman, FS (май 2010 г.). «Обнаружение геномных островов с использованием подходов к биоинформатике». Природные обзоры. Микробиология . 8 (5): 373–82. doi : 10.1038/nrmicro2350 . PMID 20395967 . S2CID 2373228 .

[2] Джухас, Марио; van der meer, jan roelof; Гайярд, Мюриэль; Хардинг, Розалинда М; Капюшон, Дерек W; Крук, Деррик В. (март 2009 г.). «Геномные острова: инструменты бактериального горизонтального переноса и эволюции генов» . Обзоры микробиологии FEMS . 33 (2): 376–393. doi : 10.1111/j.1574-6976.2008.00136.x . ISSN 0168-6445 . PMC 2704930 . PMID 19178566 .

[3] Langille MG, Brinkman FS (март 2009 г.). «IslandViewer: интегрированный интерфейс для вычислительной идентификации и визуализации геномных островов» . Биоинформатика . 25 (5): 664–5. doi : 10.1093/bioinformatics/btp030 . PMC 2647836 . PMID 19151094 .

[4] Джонсон, Кристофер М.; Гроссман, Алан Д. (2015). «Интегративные и сопряженные элементы (ICES): что они делают и как они работают» . Ежегодный обзор генетики . 49 : 577–601. doi : 10.1146/annurev-genet-112414-055018 . ISSN 0066-4197 . PMC 5180612 . PMID 26473380 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]