Репликация D-петли
Репликация D-петли — это предполагаемый процесс, с помощью которого кольцевая ДНК, такая как хлоропласты и митохондрии, реплицирует свой генетический материал. Важным компонентом понимания репликации D-петли является то, что многие хлоропласты и митохондрии имеют одну кольцевую хромосому , как у бактерий, вместо линейных хромосом, обнаруженных у эукариот . Однако многие хлоропласты и митохондрии имеют линейную хромосому, и репликация D-петли в этих органеллах не важна. Кроме того, не все кольцевые геномы используют репликацию D-петли в качестве процесса репликации своего генома. [ 1 ]
У многих организмов одна цепь ДНК плазмиды пуринов содержит более тяжелые нуклеотиды (относительно больше ) : аденин и гуанин . Эта нить называется H (тяжелой) нитью . L - цепь (легкая) состоит из более легких нуклеотидов ( пиримидинов : тимина и цитозина ). Репликация начинается с репликации тяжелой цепи, начиная с D-петли (также известной как контрольная область ). D-петля — это короткий участок кольцевой ДНК, имеющий три нити вместо двух. Средняя цепь, комплементарная легкой цепи, вытесняет тяжелую цепь и образует петлю смещения (D-петлю). [ 2 ] Кольцевая ДНК стабильна с этой маленькой D-петлей и может оставаться в этом образовании, но средняя цепь или вытесняющая цепь часто заменяется из-за ее короткого периода полураспада и очень энергетически дорога для клетки. [ 3 ] [ 4 ] На диаграмме полученная структура выглядит как буква D. D-петля была впервые обнаружена в 1971 году, когда исследователи заметили, что многие ДНК в митохондриях, которые они изучали под микроскопом, содержали короткий трехцепочечный сегмент. [ 2 ]
Процесс репликации
[ редактировать ]Каждая D-петля содержит точку начала репликации тяжелой цепи. Полная кольцевая репликация ДНК инициируется в этом месте и реплицируется только в одном направлении. Средняя цепь D-петли может быть удалена и будет синтезирована новая, которая не будет терминироваться до тех пор, пока тяжелая цепь не будет полностью реплицирована, или средняя цепь может служить праймером для репликации тяжелой цепи. Когда репликация тяжелой цепи достигает начала репликации легкой цепи, новая легкая цепь будет синтезироваться в направлении, противоположном направлению тяжелой цепи. [ 3 ] [ 5 ] [ 6 ] Существует более одного предлагаемого процесса, посредством которого происходит репликация D-петли, но во всех моделях эти шаги согласованы. Несогласованными являются вопросы о том, насколько важно поддерживать D-петлю, когда репликация не происходит, поскольку это энергетически дорого для клетки, и какие механизмы во время репликации сохраняют отсоединенную цепь ДНК, ожидающую своего завершения. тиражируется. [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]
Важность
[ редактировать ]Область D-петли важна для филогеографических исследований. Поскольку этот регион не кодирует какие-либо гены, нет необходимости, чтобы этот регион оставался консервативным с течением времени, поэтому он может свободно мутировать лишь с некоторыми селективными ограничениями по размеру и факторам тяжелой/легкой цепи. Скорость мутаций является одной из самых высоких в ядерном или митохондриальном геноме животных. Используя эти мутации в D-петле, можно эффективно отслеживать недавние и быстрые эволюционные изменения, как внутри видов , так и среди очень близких видов. Из-за высокой частоты мутаций он неэффективен для отслеживания недавних эволюционных изменений. Это очень распространенное использование D-петли в геномике. [ 10 ]
Одним из примеров использования мутаций D-петли в филогеографических исследованиях была филогения, собранная с использованием малоизученных благородных оленей на Пиренейском полуострове. D-петли Ученый отследил полиморфизм у этих благородных оленей и определил генетическое родство, которое эти олени имели друг с другом. Они также смогли определить отношения, основываясь на сходствах и различиях D-петли, между этими благородными оленями и другими оленями по всей Европе. [ 11 ] В другом примере ученый использовал вариации D-петли вместе с микросателлитными маркерами для изучения и составления карты генетического разнообразия коз в Шри-Ланке. [ 12 ]
См. также
[ редактировать ]- D-петля
- Митохондриальная ДНК — полезна для организации нуклеоида митохондрий.
- Органелла
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Рассел, П.Дж. 2002. iGenetics. Бенджамин Каммингс, Сан-Франциско
- ^ Перейти обратно: а б Касамацу, Харуми; Робберсон, Дональд Л.; Виноград, Джером (1971). «Новая замкнутая митохондриальная ДНК со свойствами реплицирующегося промежуточного продукта» . Труды Национальной академии наук . 68 (9): 2252–2257. Бибкод : 1971PNAS...68.2252K . дои : 10.1073/pnas.68.9.2252 . ПМК 389395 . ПМИД 5289384 .
- ^ Перейти обратно: а б Николлс, Томас Дж.; Минчук, Михал (2014). «В D-петле: 40 лет митохондриальной 7S ДНК». Экспериментальная геронтология . 56 : 175–181. дои : 10.1016/j.exger.2014.03.027 . ПМИД 24709344 . S2CID 140205074 .
- ^ Дода, Джеки Н.; Райт, Кэтрин Т.; Клейтон, Дэвид А. (1981). «Удлинение нитей петли смещения в митохондриальной ДНК человека и мыши останавливается вблизи определенных матричных последовательностей» . Труды Национальной академии наук . 78 (10): 6116–6120. Бибкод : 1981PNAS...78.6116D . дои : 10.1073/pnas.78.10.6116 . ПМЦ 348988 . ПМИД 6273850 .
- ^ Клейтон, Дэвид А. (1982). «Репликация митохондриальной ДНК животных». Клетка . 28 (4): 693–705. дои : 10.1016/0092-8674(82)90049-6 . ПМИД 6178513 . S2CID 12682150 .
- ^ Чанг, Д.Д.; Клейтон, Д. (1 января 1985 г.). «Прайминг репликации митохондриальной ДНК человека происходит на промоторе легкой цепи» . Труды Национальной академии наук . 82 (2): 351–355. Бибкод : 1985PNAS...82..351C . дои : 10.1073/pnas.82.2.351 . ISSN 0027-8424 . ПМК 397036 . ПМИД 2982153 .
- ^ Лесли, Митч (15 января 2007 г.). «Бросили за D-петлю» . Журнал клеточной биологии . 176 (2): 129а. дои : 10.1083/jcb.1762iti3 . ISSN 0021-9525 . ПМК 2063944 .
- ^ Он, Джиюя; Мао, Чи-Цзе; Рейес, Аурелио; Сембонги, Хироши; Ре, Мириам Ди; Грейником, Кэролайн; Клиппингдейл, Эндрю Б.; Фернли, Ян М.; Харбор, Майкл (15 января 2007 г.). «Белок AAA+ ATAD3 обладает свойствами связывания петли смещения и участвует в организации митохондриальных нуклеоидов» . Журнал клеточной биологии . 176 (2): 141–146. дои : 10.1083/jcb.200609158 . ISSN 0021-9525 . ПМК 2063933 . ПМИД 17210950 .
- ^ Фиш, Дженнифер; Рауле, Никола; Аттарди, Джузеппе (17 декабря 2004 г.). «Открытие основного источника репликации D-петли раскрывает два режима синтеза мтДНК человека» (PDF) . Наука . 306 (5704): 2098–2101. Бибкод : 2004Sci...306.2098F . дои : 10.1126/science.1102077 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 15604407 . S2CID 36033690 .
- ^ Бургер; и др. (2003). «Уникальная архитектура митохондриального генома у одноклеточных родственников животных» . ПНАС . 100 (3): 892–897. Бибкод : 2003PNAS..100..892B . дои : 10.1073/pnas.0336115100 . ПМК 298697 . ПМИД 12552117 .
- ^ Фернандес-Гарсия, JL; Карранса, Дж.; Мартинес, Х.Г.; Рэнди, Э. (01 марта 2014 г.). «Филогения митохондриальной D-петли сигнализирует о двух местных линиях иберийского благородного оленя (Cervus elaphus), генетически отличающихся от западноевропейских и восточноевропейских благородных оленей, и позволяет сделать вывод о транслокациях, опосредованных человеком». Биоразнообразие и сохранение . 23 (3): 537–554. Бибкод : 2014BiCon..23..537F . дои : 10.1007/s10531-013-0585-2 . ISSN 0960-3115 . S2CID 14719183 .
- ^ Сильва; и др. (2016). «Анализ генетического разнообразия основных популяций коз Шри-Ланки с использованием микросателлитных и митохондриальных вариаций D-петли ДНК». Исследования мелких жвачных животных . 148 : 51–61. doi : 10.1016/j.smallrumres.2016.12.030 . hdl : 11449/178557 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]