Экстрануклеарное наследование

Чрезздерное наследование или цитоплазматическое наследование - это передача генов, которые происходят за пределами ядра . Он обнаруживается у большинства эукариот и обычно встречается в цитоплазматических органеллах, таких как митохондрии и хлоропласты или из клеточных паразитов, таких как вирусы или бактерии . ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}

Органеллы

Митохондрии - это органеллы, которые функционируют для трансформации энергии в результате клеточного дыхания . Хлоропласты - это органелл, которые функционируют для получения сахара с помощью фотосинтеза у растений и водорослей. Гены , расположенные в митохондриях и хлоропластах, очень важны для правильной клеточной функции. Митохондриальная ДНК и другие экстрануклеарные типы ДНК реплицируются независимо от ДНК, расположенной в ядре, которая обычно расположена в хромосомах, которые повторяют только одно время, предшествующее клеточному делению. Однако экстранаядерные геномы митохондрий и хлоропластов повторяются независимо от деления клеток. Они повторяются в ответ на растущие потребности в энергетике ячейки, которые приспосабливаются во время жизни этой ячейки. Поскольку они повторяются независимо, геномная рекомбинация этих геномов редко обнаруживается у потомства, в отличие от ядерных геномов, в которых распространена рекомбинация.

Митохондриальные заболевания унаследованы от матери, а не от отца. Митохондрии с их митохондриальной ДНК уже присутствуют в яичной клетке, прежде чем она оплодотворяется спермой. Во многих случаях оплодотворения голова сперматозоидов входит в яичную клетку; оставив свою среднюю часть, с его митохондриями, позади. Митохондриальная ДНК сперматозоидов часто остается за пределами зиготы и исключается из наследования.

Паразиты

Экспреснационная передача вирусных геномов и симбиотических бактерий также возможна. Примером передачи вирусного генома является перинатальная передача. Это происходит от матери к плоду во время перинатального периода, который начинается до рождения и заканчивается примерно через 1 месяц после рождения. В течение этого времени вирусный материал может передаваться от матери к ребенку в кровотоке или грудном молоке. Это вызывает особую озабоченность матерям, несущим ВИЧ или гепатита С. вирусы ^{[ 2 ]}^{[ 3 ]} Симбиотические цитоплазматические бактерии также унаследованы в таких организмах, как насекомые и протисты. ^{[ 4 ]}

Типы

Существуют три общих типа экстранадерного наследования.

Вегетативная сегрегация является результатом случайной репликации и распределения цитоплазматических органеллов. Это происходит с хлоропластами и митохондриями во время делений митотических клеток и приводит к дочерним клеткам, которые содержат случайный образец органеллов родительских клеток. Примером вегетативной сегрегации является митохондрии асексально репликации дрожжевых клеток. ^{[ 5 ]}
Университетское наследование происходит в экстрануклеарных генах, когда только один родитель вносит вклад в органеллярную ДНК в потомство. Классическим примером однопарирующей передачи генов является материнское наследование митохондрий человека. Митохондрии матери передаются потомству при оплодотворянии через яйцо. Митохондриальные гены отца не передаются потомству через сперму. Сообщалось о очень редких случаях, которые требуют дальнейшего изучения от отцовского митохондриального наследования у людей, при котором у потомства обнаружен митохондриальный геном отца. ^{[ 6 ]} Гены хлоропластов также могут наследовать одноразовый во время сексуального размножения . Исторически считают, что они наследуют материнскую, но отцовское наследство у многих видов все чаще идентифицируется. Механизмы однократного наследования от видов к видам сильно различаются и довольно сложны. Например, было обнаружено, что хлоропласты демонстрируют материнские, отцовские и бипарические моды даже в одном и том же виде. ^{[ 7 ]}^{[ 8 ]} В табаке ( Nicotiana tabacum ) на режим наследования хлоропластов влияет температура и ферментативная активность экзонуклеазы во время мужского гаметогенеза. ^{[ 9 ]}
Двухпарное наследство происходит в экстрануклеарных генах, когда оба родителя вносят вклад органеллярной ДНК в потомство. Это может быть менее распространенным, чем однопарный экстрануклеарный наследование, и обычно встречается у допустимых видов лишь часть времени. Примером двупарного митохондриального наследования является в дрожжевых Saccharomyces cerevisiae . Когда две гаплоидные клетки противоположного спарительного предохранителя типа, они могут внести митохондрии в результирующее диплоидное потомство. ^{[ 1 ]}^{[ 5 ]}

Мутант митохондрии

Поки является мутантом грибной нейроспоры Crassa , которая имеет экстранатронутное наследование. Poky характеризуется медленным ростом, дефектом в сборке митохондриальной рибосомы и недостатках в нескольких цитохромах . ^{[ 10 ]} Исследования Poky Mutants были одними из первых, кто установил экстрануклеарную митохондриальную основу для наследования определенного генотипа. Первоначально было обнаружено, используя генетические скрещивания, что Poky наследуется матери. ^{[ 11 ]} Впоследствии был определен первичным дефектом в мутантах Poky как делецию в последовательности митохондриальной ДНК, кодирующей небольшую субъединицу митохондриальной рибосомальной РНК . ^{[ 12 ]}

Смотрите также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^{беременный} CW Birky, Jr. (1994). «Расслабленные и строгие геномы: почему цитоплазматические гены не подчиняются законам Менделя». Журнал наследственности . 85 (5): 355–366. doi : 10.1093/oxfordjournals.jhered.a111480 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} Сангита Джейн; Нима Гохаркхай; Джордж Саад; Гэри Д. Ханкинс; Гарланд Д. Андерсон (2007). «Гепатит С во время беременности». Американский журнал перинатологии . 24 (4): 251–256. doi : 10.1055/s-2007-970181 . PMID 17447189 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} Патрик Дафф (1996). «ВИЧ -инфекция у женщин». Обновление первичной медицинской помощи для акушерства/гинек . 3 (2): 45–49. doi : 10.1016/s1068-607x (95) 00062-N .
^ Ян Сапп (2004). «Динамика симбиоза: исторический обзор». Канадский журнал ботаники . 82 (8): 1046–1056. doi : 10.1139/b04-055 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} C. Уильям Бирки, младший; Роберт Л. Страусберг; Жан Л. Форстер; Филип С. Перлман (1978). «Вегетативная сегрегация митохондрий в дрожжах: оценка параметров с использованием случайной модели». Молекулярная и общая генетика . 158 (3): 251–261. doi : 10.1007/bf00267196 . S2CID 24730742 .
^ Марианна Шварц; Джон Виссинг (2003). «Новые закономерности наследования при митохондриальных заболеваниях». Биохимическая и биофизическая исследовательская коммуникация . 310 (2): 247–251. doi : 10.1016/j.bbrc.2003.09.037 . PMID 14521902 .
^ CW Birky, Jr. (1995). «Однопарирующее наследование митохондриальных и хлоропластских генов: механизмы и эволюция» . Труды Национальной академии наук США . 92 (25): 11331–11338. Bibcode : 1995pnas ... 9211331b . doi : 10.1073/pnas.92.25.11331 . PMC 40394 . PMID 8524780 .
^ А. Кэти Хансен; Линда К. Эскобар; Лоуренс Э. Гилберт ; Роберт К. Янсен (2007). «Отцовское, материнское и бипаритарное наследование генома хлоропласта в Passiflora (Passifloraceae): последствия для филогенных исследований». Американский журнал ботаники . 94 (1): 42–46. doi : 10.3732/ajb.94.1.42 . PMID 21642206 .
^ Чунг, Кин Пан; Гонсалес-Дуран, Энрике; Руф, Стефани; Эндрис, Пьер; Бок, Ральф (16 января 2023 г.). «Контроль наследования пластида по экологическим и генетическим факторам» . Природные растения . 9 (1): 68–80. doi : 10.1038/s41477-022-01323-7 . ISSN 2055-0278 . PMC 9873568 . PMID 36646831 .
^ Ламбовиц А.М., Боннер В.Д. (май 1974). «Митохондриальные бета-цитохромы дикого типа и Poky Strains of Neurospora Crassa. Доказательства компонента, уменьшенного только дитионитом» . Дж. Биол. Химический 249 (9): 2886–90. doi : 10.1016/s0021-9258 (19) 42713-0 . PMID 4275176 .
^ Митчелл М.Б., Митчелл Х.К. (май 1952). «Случай« материнского »наследования в нейроспоре Crassa» . Прокурор Нат. Академический Наука США . 38 (5): 442–9. Bibcode : 1952pnas ... 38..442M . doi : 10.1073/pnas.38.5.442 . PMC 1063583 . PMID 16589122 .
^ Акинс Р.А., Ламбовиц А.М. (июнь 1984 г.). «Мутант [Poky] Neurospora содержит делецию с 4-базой-парой на 5-дюймовом конце митохондриальной малой рРНК» . Прокурор Нат. Академический Наука США . 81 (12): 3791–5. Bibcode : 1984pnas ... 81.3791a . doi : 10.1073/pnas.81.12.3791 . PMC 345306 . PMID 6233613 .

Внешние ссылки

https://web.archive.org/web/20080521093531/http://www.tamu.edu/classes/magill/gene603/Lecture%20outlines/cytoplasmic%20inh/CYTOPLASMIC_INHERITANCE.html

[Birky_94-1] Jump up to: ^а ^{беременный} CW Birky, Jr. (1994). «Расслабленные и строгие геномы: почему цитоплазматические гены не подчиняются законам Менделя». Журнал наследственности . 85 (5): 355–366. doi : 10.1093/oxfordjournals.jhered.a111480 .

[Jain_etal_07-2] Jump up to: ^а ^{беременный} Сангита Джейн; Нима Гохаркхай; Джордж Саад; Гэри Д. Ханкинс; Гарланд Д. Андерсон (2007). «Гепатит С во время беременности». Американский журнал перинатологии . 24 (4): 251–256. doi : 10.1055/s-2007-970181 . PMID 17447189 .

[Duff_96-3] Jump up to: ^а ^{беременный} Патрик Дафф (1996). «ВИЧ -инфекция у женщин». Обновление первичной медицинской помощи для акушерства/гинек . 3 (2): 45–49. doi : 10.1016/s1068-607x (95) 00062-N .

[Sapp_04-4] Ян Сапп (2004). «Динамика симбиоза: исторический обзор». Канадский журнал ботаники . 82 (8): 1046–1056. doi : 10.1139/b04-055 .

[Birky_etal_78-5] Jump up to: ^а ^{беременный} C. Уильям Бирки, младший; Роберт Л. Страусберг; Жан Л. Форстер; Филип С. Перлман (1978). «Вегетативная сегрегация митохондрий в дрожжах: оценка параметров с использованием случайной модели». Молекулярная и общая генетика . 158 (3): 251–261. doi : 10.1007/bf00267196 . S2CID 24730742 .

[Schwartz_Vissing_03-6] Марианна Шварц; Джон Виссинг (2003). «Новые закономерности наследования при митохондриальных заболеваниях». Биохимическая и биофизическая исследовательская коммуникация . 310 (2): 247–251. doi : 10.1016/j.bbrc.2003.09.037 . PMID 14521902 .

[Birky_95-7] CW Birky, Jr. (1995). «Однопарирующее наследование митохондриальных и хлоропластских генов: механизмы и эволюция» . Труды Национальной академии наук США . 92 (25): 11331–11338. Bibcode : 1995pnas ... 9211331b . doi : 10.1073/pnas.92.25.11331 . PMC 40394 . PMID 8524780 .

[Hanse_etal_06-8] А. Кэти Хансен; Линда К. Эскобар; Лоуренс Э. Гилберт ; Роберт К. Янсен (2007). «Отцовское, материнское и бипаритарное наследование генома хлоропласта в Passiflora (Passifloraceae): последствия для филогенных исследований». Американский журнал ботаники . 94 (1): 42–46. doi : 10.3732/ajb.94.1.42 . PMID 21642206 .

[9] Чунг, Кин Пан; Гонсалес-Дуран, Энрике; Руф, Стефани; Эндрис, Пьер; Бок, Ральф (16 января 2023 г.). «Контроль наследования пластида по экологическим и генетическим факторам» . Природные растения . 9 (1): 68–80. doi : 10.1038/s41477-022-01323-7 . ISSN 2055-0278 . PMC 9873568 . PMID 36646831 .

[pmid4275176-10] Ламбовиц А.М., Боннер В.Д. (май 1974). «Митохондриальные бета-цитохромы дикого типа и Poky Strains of Neurospora Crassa. Доказательства компонента, уменьшенного только дитионитом» . Дж. Биол. Химический 249 (9): 2886–90. doi : 10.1016/s0021-9258 (19) 42713-0 . PMID 4275176 .

[pmid16589122-11] Митчелл М.Б., Митчелл Х.К. (май 1952). «Случай« материнского »наследования в нейроспоре Crassa» . Прокурор Нат. Академический Наука США . 38 (5): 442–9. Bibcode : 1952pnas ... 38..442M . doi : 10.1073/pnas.38.5.442 . PMC 1063583 . PMID 16589122 .

[pmid6233613-12] Акинс Р.А., Ламбовиц А.М. (июнь 1984 г.). «Мутант [Poky] Neurospora содержит делецию с 4-базой-парой на 5-дюймовом конце митохондриальной малой рРНК» . Прокурор Нат. Академический Наука США . 81 (12): 3791–5. Bibcode : 1984pnas ... 81.3791a . doi : 10.1073/pnas.81.12.3791 . PMC 345306 . PMID 6233613 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]