Характеристики дублювання хромосом і приклади



Перший дублювання хромосом описує фракцію ДНК, яка з'являється двічі як продукт генетичної рекомбінації. Дублювання хромосом, дуплікація гена або ампліфікація є одним з джерел генерації мінливості та еволюції в живих істотах.

Хромосомна дуплікація є типом мутації, оскільки вона включає зміну нормальної послідовності ДНК в хромосомній області. Інші мутації на хромосомному рівні включають інсерції, інверсії, транслокації і хромосомні делеції.

Хромосомні дуплікації можуть відбуватися в одному і тому ж вихідному місці дубльованого фрагмента. Це дублювання партіями. Дублікати в tanda можуть бути двох типів: прямі або інвертовані.

Прямими дублікатами є ті, які повторюють як інформацію, так і орієнтацію повторюваного фрагмента. У повторюваних фрагментах, інвертованих в партії, інформація повторюється, але фрагменти орієнтовані в протилежних напрямках.

В інших випадках хромосомне дублювання може відбуватися на іншому ділянці або навіть на іншій хромосомі. Це генерує ектопічну копію послідовності, яка може функціонувати як субстрат для поперечного зшивання і бути джерелом аберантних рекомбінацій. Залежно від розміру, дублювання може бути макро- або мікро-дублюванням.

Еволюційно кажучи, дублювання генерують мінливість і зміни. На рівні індивідуума, однак, хромосомні дуплікації можуть викликати серйозні проблеми зі здоров'ям.

Індекс

  • 1 Механізм хромосомних дуплікацій
  • 2 Хромосомні дуплікації в еволюції генів
  • 3 Хромосомні дуплікації в еволюції видів
  • Проблеми, які можуть викликати мікродуплікації у людини
  • 5 Посилання

Механізм хромосомних дуплікацій

Дублювання відбуваються частіше в областях ДНК, які мають повторювані послідовності. Це субстрат рекомбінаційних подій, навіть якщо вони перевірені між областями, які не є абсолютно гомологічними.

Ці рекомбінації вважаються нелегітимними. Механічно вони залежать від подібності послідовності, але генетично вони можуть бути проведені між не гомологічними хромосомами..

У людини є кілька типів повторюваних послідовностей. Високо повторювані включають так звану супутникову ДНК, обмежену центромерами (і деякими гетерохроматичними областями)..

Інші, помірно повторювані, включають, наприклад, ті, що повторюються в тандемі, що кодують рибосомальную РНК. Ці повторювані або повторювані області розташовані в дуже специфічних ділянках, які називаються областями, що організують нуклеолу (NOR).

НОР у людей розташований в субтеломерних областях п'яти різних хромосом. Кожен NOR, з іншого боку, складається з сотень до тисяч копій одного і того ж кодуючого регіону в різних організмах.

Але ми також маємо інші повторювані області, розсіяні по всьому геному, з різним складом і розмірами. Всі вони можуть рекомбінувати і викликати дублювання. Насправді, багато з них є продуктом власного дублювання, in situ або ectopic. До них відносяться, серед інших, мінісателіти і мікросателіти.

Хромосомні дуплікації також можуть виникати, рідше, від об'єднання негомологічних кінців. Це не гомологічний механізм рекомбінації, який спостерігається в деяких подіях репарації подвійних смуг ДНК.

Хромосомні дуплікації в еволюції генів

Коли ген дублюється в одному місці або навіть в іншому, він створює локус з послідовністю і значенням. Тобто, послідовність зі значенням. Якщо він так і залишиться, то він буде дубльованим геном і з його гена-попередника.

Але він може не піддаватися одному і тому ж селективному тиску батьківського гена і може мутувати. Сума цих змін, іноді, може призвести до появи нової функції. Ген також буде новим геном.

Дублювання родового локусу глобіну, наприклад, призвело до еволюції до появи глобінової сім'ї. Подальші транслокації та послідовні дублювання робили сім'ю зростаючими з новими членами, які виконували ту ж функцію, але придатні для різних умов.

Хромосомні дуплікації в еволюції видів

У організмі дублювання гена призводить до генерації копії, яка називається геном паралогу. Добре вивчений випадок глобінових генів, згаданих вище. Одним з найбільш відомих глобінів є гемоглобін.

Дуже важко уявити, що тільки кодує область гена подвоїться. Таким чином, кожен паралог-ген асоціюється з паралогічною областю в організмі, що відчуває дублювання.

У процесі еволюції хромосомні дуплікації відігравали важливу роль по-різному. З одного боку, вони дублюють інформацію, яка може породжувати нові функції, змінюючи гени з попередньою функцією.

З іншого боку, розміщення дублювання в іншому геномному контексті (інша хромосома, наприклад) може генерувати паралог з різним регулюванням. Тобто він може генерувати більшу адаптивну здатність.

Нарешті, також створюються ділянки обміну шляхом рекомбінації, які призводять до великих геномних перестановок. Це, у свою чергу, може являти собою походження видоутворюючих подій, зокрема макроеволюційних ліній.

Проблеми, які мікродукції можуть викликати у людини

Досягнення нових технологій секвенування покоління, а також хромосомне фарбування та гібридизація, дозволяють побачити нові асоціації. Ці асоціації включають прояв певних захворювань, обумовлених посиленням (дублюванням) або втратою (видаленням) генетичної інформації.

Генетичні дуплікації пов'язані зі зміною дози генів і з аберантними поперечними зв'язками. У будь-якому випадку вони призводять до дисбалансу генетичної інформації, яка іноді проявляється як хвороба або синдром.

Синдром Шарко-Марі-Зута типу 1А, наприклад, пов'язаний з микродупликацией області, що включає ген PMP22. Синдром також відомий як спадкова моторна і сенсорна нейропатія..

Існують хромосомні фрагменти, схильні до цих змін. Фактично, область 22q11 несе численні повтори при низьких числах копій, специфічних для тієї частини геному.

Тобто, з області смуги 11 довгого плеча хромосоми 22. Ці дуплікації пов'язані з численними генетичними розладами, включаючи розумову відсталість, очні мальформації, мікроцефалію тощо..

У випадках більш великих дуплікацій може бути досягнута поява часткових трисомій з шкідливим впливом на здоров'я організму..

Список літератури

  1. Cordovez, J.A., Capasso, J., Lingao, M.D., Sadagopan, K.A., Spaeth, G.L., Wasserman, B.N., Levin, A.V. (2014) Очні прояви мікродуплікації 22q11.2. Офтальмологія, 121: 392-398.
  2. Goodenough, U. W. (1984) Генетика. W. B. Saunders Co. Ltd, Філадельфія, Пенсільванія, США.
  3. Griffiths, A.J.F., Wessler, R., Carroll, S.B., Doebley, J. (2015). Введення в генетичний аналіз (11-е видання). Нью-Йорк: У. Г. Фрімен, Нью-Йорк, Нью-Йорк, США.
  4. Hardison, R. C. (2012) Еволюція гемоглобіну та його генів. Перспективи холодної весняної гавані в медицині 12, doi: 10.1101 / cshperspect.a011627
  5. Вейзе, А., Мрасек, К., Кляйн, Е., Мулатіньо, М., Ллерена-молодший, Ю.К., Хардекопф, Д., Пекова, С., Бхатт, С., Косякова Н., Лір, Т. (2012) Мікроділетні та мікродуплікаційні синдроми. Журнал гістохімії та цитохімії 60, doi: 10.1369 / 0022155412440001