Jump to content

Внутригеномный конфликт

(Перенаправлено из «Искажения сегрегации »)

Внутригеномный конфликт относится к эволюционному феномену, при котором гены оказывают фенотипические эффекты, которые способствуют их собственной передаче в ущерб передаче других генов, находящихся в том же геноме . [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] Теория эгоистичных генов постулирует, что естественный отбор увеличит частоту появления тех генов, фенотипические эффекты которых вызывают их передачу новым организмам, и большинство генов достигают этого путем сотрудничества с другими генами в том же геноме для создания организма , способного к размножению и/или помощи. родня, чтобы размножаться. [ 5 ] Предположение о преобладании внутригеномного сотрудничества лежит в основе организмоцентрированной концепции инклюзивной приспособленности . Однако конфликт между генами в одном и том же геноме может возникнуть как в событиях, связанных с размножением ( эгоистичный ген может «обмануть» и увеличить собственное присутствие в гаметах или потомстве сверх ожидаемого согласно справедливой менделевской сегрегации и справедливому гаметогенезу ), так и в результате альтруизма (гены в одном и том же геноме могут расходиться во мнениях относительно того, как ценить другие организмы в контексте помощи родственникам, поскольку коэффициенты родства различаются между генами в одном и том же геноме). [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]

Ядерные гены

[ редактировать ]

Аутосомные гены обычно имеют один и тот же способ передачи у видов, размножающихся половым путем, из-за справедливости менделевской сегрегации , но конфликты между аллелями аутосомных генов могут возникнуть, когда аллель обманывает во время гаметогенеза (искажение сегрегации) или уничтожает эмбрионы , которые ее не содержат ( летальные последствия для матери). Аллель также может напрямую конвертировать конкурирующую аллель в свою копию (домашние эндонуклеазы). Наконец, мобильные генетические элементы полностью обходят менделевскую сегрегацию, имея возможность вставлять новые копии самих себя в новые позиции генома (транспозоны).

Искажение сегрегации

[ редактировать ]

В принципе, два родительских аллеля имеют равную вероятность присутствия в зрелой гамете . Однако существует несколько механизмов, которые приводят к неравной передаче родительских аллелей от родителей потомству. Одним из примеров является комплекс генного драйва, называемый искателем сегрегации , который «обманывает» во время мейоза или гаметогенеза и, таким образом, присутствует более чем в половине функциональных гамет. Наиболее изученные примеры — СД у Drosophila melanogaster ( плодовая мушка ), [ 9 ] t гаплотип у Mus musculus ( мышь ) и sk у Neurospora spp. ( грибок ). Сообщалось также о возможных примерах у людей. [ 10 ] Нарушители сегрегации, присутствующие в половых хромосомах (как в случае с Х-хромосомой у некоторых дрозофил ). видов [ 11 ] [ 12 ] ) называются искателями соотношения полов, поскольку они вызывают искажение соотношения полов у потомков особи-носителя.

Убийца и цель

[ редактировать ]

Простейшая модель мейотического драйва включает два тесно связанных локуса: локус- киллер и локус- мишень . Набор искателей сегрегации состоит из аллели Killer локусе Killer ) и аллели Resistant локусе Target ), тогда как его конкурирующий набор состоит из аллелей Non-killer и Non-резистентный . Таким образом, набор искателей сегрегации вырабатывает токсин, к которому он сам устойчив, а его конкурент - нет. Таким образом, он убивает те гаметы, которые содержат конкурирующий набор, и увеличивает частоту. Тесная связь между этими локусами имеет решающее значение, поэтому эти гены обычно лежат в участках генома с низким уровнем рекомбинации.

Истинный мейотический драйв

[ редактировать ]

Другие системы не используют разрушение гамет, а используют асимметрию мейоза попадает в ооцит, а не в полярные тельца у самок: ведущий аллель с вероятностью, превышающей половину, . Это называется истинным мейотическим драйвом , поскольку он не зависит от постмейотического механизма. Наиболее изученные примеры включают неоцентромеры (шишки) кукурузы, а также несколько хромосомных перестроек у млекопитающих. Общая молекулярная эволюция центромер , вероятно, задействует такие механизмы.

Летальные последствия для матери

[ редактировать ]

Ген Medea вызывает гибель потомства от гетерозиготной матери, не унаследовавшего его. Встречается у мучного жука ( Trigolium castaneum ). [ 13 ] Эгоистичные гены материнского эффекта были успешно синтезированы в лаборатории. [ 14 ]

Транспозоны

[ редактировать ]

Транспозоны — это автономные реплицирующиеся гены, которые кодируют способность перемещаться на новые позиции в геноме и, следовательно, накапливаться в геномах. Они воспроизводят себя, несмотря на то, что наносят вред остальной части генома. Их часто называют «прыгающими генами» или паразитической ДНК, и они были открыты Барбарой МакКлинток в 1944 году.

Гены самонаводящейся эндонуклеазы

[ редактировать ]

Гены хоминг-эндонуклеазы (HEG) преобразуют свой конкурирующий аллель в свою копию и, таким образом, наследуются почти всеми мейотическими дочерними клетками гетерозиготной клетки . Они достигают этого, кодируя эндонуклеазу, которая разрушает конкурирующий аллель. Этот разрыв устраняется с использованием последовательности HEG в качестве матрицы. [ 15 ]

HEG кодируют эндонуклеазы, специфичные для последовательности. Последовательность распознавания (RS) имеет длину 15–30 п.н. и обычно встречается в геноме один раз. HEG расположены в середине собственных последовательностей распознавания. Большинство HEG кодируются самосплайсинговыми интронами (группы I и II) и интеинами . Интеины представляют собой внутренние фрагменты белка, образующиеся в результате сплайсинга белков, и обычно обладают эндонуклеазной и сплайсинговой активностью. Аллель без HEG расщепляется хоминг-эндонуклеазой, а двухцепочечный разрыв восстанавливается путем гомологичной рекомбинации (конверсии гена) с использованием аллели, содержащей HEG, в качестве матрицы. Обе хромосомы после восстановления будут содержать HEG. [ 16 ]

B-хромосома

[ редактировать ]

B-хромосомы являются несущественными хромосомами ; не гомологичен ни одному члену нормального (А) хромосомного набора; морфологически и структурно отличается от А; и они передаются на более высоких, чем ожидалось, частотах, что приводит к их накоплению в потомстве. В некоторых случаях имеются веские доказательства в поддержку утверждения о том, что они просто эгоистичны и существуют как паразитические хромосомы . [ 17 ] Они встречаются во всех основных таксономических группах как растений , так и животных .

Цитоплазматические гены

[ редактировать ]

Поскольку ядерные и цитоплазматические гены обычно имеют разные способы передачи, между ними могут возникать внутригеномные конфликты. [ 18 ] Митохондрии и хлоропласты являются двумя примерами наборов цитоплазматических генов, которые обычно имеют исключительное материнское наследование, подобно эндосимбионтным паразитам у членистоногих, таких как Wolbachia . [ 19 ]

Самцы как тупик цитоплазматических генов

[ редактировать ]

Анизогамия обычно приводит к образованию зигот , которые наследуют цитоплазматические элементы исключительно от женской гаметы. Таким образом, самцы представляют собой тупик для этих генов. Из-за этого цитоплазматические гены развили ряд механизмов для увеличения производства потомков женского пола и устранения потомства, не содержащего их. [ 20 ]

Феминизация

[ редактировать ]

Мужские организмы превращаются в женские с помощью цитоплазматических унаследованных простейших ( Microsporidia ) или бактерий ( Wolbachia ), независимо от ядерных факторов, определяющих пол. Это происходит у амфипод и изопод ракообразных и чешуекрылых .

Убийство мужчин

[ редактировать ]

Мужские эмбрионы (в случае цитоплазматических наследственных бактерий) или мужские личинки (в случае микроспоридий) уничтожаются. В случае гибели эмбриона это отвлекает инвестиции от самцов к самкам, которые могут передавать эти цитоплазматические элементы (например, у жуков-божьих коровок инфицированные самки-хозяева поедают своих мертвых братьев-самцов, что положительно с точки зрения бактерий). В случае гибели личинок, вызванной микроспоридиями, возбудитель передается по мужской линии (по которой он не может передаваться) в окружающую среду, где он может снова заражаться другими особями. Убийство самцов происходит у многих насекомых . В случае гибели мужского эмбриона были замешаны различные бактерии, в том числе Wolbachia .

Мужская стерильность

[ редактировать ]

В некоторых случаях гаметофит пыльника (мужской ) уничтожается митохондриями однодомных ткань покрытосеменных растений , увеличивая энергию и материал, затрачиваемые на развитие женских гаметофитов. Это приводит к переходу от моноэции к гинодиоции , при которой часть растений в популяции имеют мужскую стерильность.

Индукция партеногенеза

[ редактировать ]

У некоторых гаплодиплоидных перепончатокрылых и клещей , у которых самцы производятся бесполым путем, Wolbachia и Cardinium могут вызывать дупликацию хромосом и , таким образом, превращать организмы в самок. Цитоплазматическая бактерия заставляет гаплоидные клетки проходить неполный митоз с образованием диплоидных клеток, которые, следовательно, будут женскими. В результате образуется полностью женское население. Если антибиотики вводятся популяциям, которые таким образом стали асексуальными, они мгновенно возвращаются к сексуальности, поскольку цитоплазматические бактерии, навязывающие им такое поведение, удаляются.

Цитоплазматическая несовместимость

[ редактировать ]

У многих членистоногих зиготы, полученные из спермы инфицированных самцов и яйцеклеток неинфицированных самок, могут быть уничтожены Wolbachia или Cardinium . [ 19 ]

Эволюция секса

[ редактировать ]

Конфликт между хромосомами был предложен как элемент эволюции пола . [ 21 ]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Гарднер, Энди; Убеда, Франциско (6 ноября 2017 г.). «Смысл внутригеномного конфликта». Экология и эволюция природы . 1 (12): 1807–1815. дои : 10.1038/s41559-017-0354-9 . hdl : 10023/13307 . ПМИД   29109471 . S2CID   3314539 .
  2. ^ Остин, Берт (2006). Гены в конфликте: биология эгоистичных генетических элементов . Триверс, Роберт. Кембридж, Массачусетс: Belknap Press издательства Гарвардского университета. ISBN  9780674027220 . OCLC   647823687 .
  3. ^ Спенсер, Хэмиш Дж. (2003). «Внутригеномный конфликт». Энциклопедия наук о жизни . John Wiley & Sons, Ltd. doi : 10.1038/npg.els.0001714 . ISBN  9780470015902 . {{cite book}}: |work= игнорируется ( помогите )
  4. ^ Херст, Лоуренс Д.; Атлан, Энн; Бенгтссон, Бенгт О. (сентябрь 1996 г.). «Генетические конфликты». Ежеквартальный обзор биологии . 71 (3): 317–364. дои : 10.1086/419442 . ПМИД   8828237 . S2CID   24853836 .
  5. ^ Докинз, Ричард (1976). Эгоистичный ген . Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. ISBN  978-0198575191 . ОСЛК   2681149 .
  6. ^ Огрен, Дж. Арвид (декабрь 2016 г.). «Эгоистичные генетические элементы и взгляд на эволюцию с точки зрения генов» . Современная зоология . 62 (6): 659–665. дои : 10.1093/cz/zow102 . ПМЦ   5804262 . ПМИД   29491953 .
  7. ^ Веррен, Дж. Х. (20 июня 2011 г.). «Эгоистичные генетические элементы, генетический конфликт и эволюционные инновации» . Труды Национальной академии наук . 108 (Дополнение_2): 10863–10870. Бибкод : 2011PNAS..10810863W . дои : 10.1073/pnas.1102343108 . ПМК   3131821 . ПМИД   21690392 .
  8. ^ Райс, Уильям Р. (23 ноября 2013 г.). «Ничто в генетике не имеет смысла, кроме как в свете геномного конфликта». Ежегодный обзор экологии, эволюции и систематики . 44 (1): 217–237. doi : 10.1146/annurev-ecolsys-110411-160242 .
  9. ^ Ларракуэнте, Аманда М.; Прегрейвс, Дэйвен К. (1 сентября 2012 г.). «Генный комплекс, нарушающий эгоистичную сегрегацию, у Drosophila melanogaster» . Генетика . 192 (1): 33–53. дои : 10.1534/genetics.112.141390 . ПМЦ   3430544 . ПМИД   22964836 .
  10. ^ Ян, Лю; Лянлян Чжан; Шухуа Сюй; Ландянь Ху; Лоуренс Д. Херст; Сянъинь Конг (июль 2013 г.). «Идентификация двух локусов искажения коэффициента материнской передачи в родословных Фрамингемского исследования сердца» . Научные отчеты . 3 : 2147. Бибкод : 2013NatSR...3E2147L . дои : 10.1038/srep02147 . ПМК   3701898 . ПМИД   23828458 .
  11. ^ « Соотношение полов» Мейотический драйв у Drosophila testacea» (PDF) .
  12. ^ Стертевант А.Х., Добжанский Т (июль 1936 г.). «Географическое распространение и цитология «соотношения полов» у Drosophila Pseudoobscura и родственных видов» . Генетика . 21 (4): 473–90. дои : 10.1093/генетика/21.4.473 . ПМК   1208687 . ПМИД   17246805 .
  13. ^ Р.В. Биман; К. С. Фризен; Р.Э. Денелл (1992). «Эгоистичные гены материнского эффекта у мучных жуков» (PDF) . Наука . 256 (5053): 89–92. Бибкод : 1992Sci...256...89B . дои : 10.1126/science.1566060 . ПМИД   1566060 . Архивировано из оригинала (PDF) 13 марта 2012 г. Проверено 21 июля 2011 г.
  14. ^ Чен, Чун-Хонг; Хуан, Хайся; Уорд, Кэтрин М.; Су, Джессика Т.; Шеффер, Лориан В.; Го, Мин; Хэй, Брюс А. (27 апреля 2007 г.). «Синтетический эгоистичный генетический элемент материнского эффекта способствует обновлению популяции дрозофилы». Наука . 316 (5824). Американская ассоциация содействия развитию науки (AAAS): 597–600. дои : 10.1126/science.1138595 . ISSN   0036-8075 . ПМИД   17395794 . S2CID   245885832 .
  15. ^ Стивен П. Синкинс; Фред Гулд (2006). «Системы генного драйва насекомых-переносчиков болезней» (PDF) . Обзоры природы Генетика . 7 (6): 427–435. дои : 10.1038/nrg1870 . ПМИД   16682981 . S2CID   17405210 .
  16. ^ Остин Берт; Василики Куфопану (2004). «Гены самонаводящейся эндонуклеазы: взлет, падение и снова подъем эгоистичного элемента». Текущее мнение в области генетики и развития . 14 (6): 609–615. дои : 10.1016/j.где.2004.09.010 . ПМИД   15531154 .
  17. ^ Остергрен, Г. (1947). «Гетерохроматические В-хромосомы антоксанта» . Эредитас . 33 (1–2): 261–296. дои : 10.1111/j.1601-5223.1947.tb02804.x .
  18. ^ Мурлас Космидес, Леда; Туби, Джон (март 1981 г.). «Цитоплазматическая наследственность и внутригеномный конфликт». Журнал теоретической биологии . 89 (1): 83–129. Бибкод : 1981JThBi..89...83M . дои : 10.1016/0022-5193(81)90181-8 . ПМИД   7278311 .
  19. ^ Перейти обратно: а б Дюрон, Оливье; Бушон, Дидье; Бутен, Себастьен; Беллами, Лоуренс; Чжоу, Лицинь; Энгельштедтер, Ян; Херст, Грегори Д. (24 июня 2008 г.). «Разнообразие репродуктивных паразитов среди членистоногих: вольбахиады не ходят в одиночку» . БМК Биология . 6 (1): 27. дои : 10.1186/1741-7007-6-27 . ПМЦ   2492848 . ПМИД   18577218 .
  20. ^ Ян Энгельштедтер; Грегори Д. Д. Херст (2009). «Экология и эволюция микробов, управляющих размножением хозяина». Ежегодный обзор экологии, эволюции и систематики . 140 : 127–149. doi : 10.1146/annurev.ecolsys.110308.120206 .
  21. ^ Джулиан Д. О'Ди (2006). «Повлиял ли конфликт между хромосомами на эволюцию пола?». Калодема . 8 : 33–34. См. также [1] .

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: f103f4dae17ba4b568abf4f4bb2e5fae__1692827280
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/f1/ae/f103f4dae17ba4b568abf4f4bb2e5fae.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Intragenomic conflict - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)