Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Экстрануклеарное наследование или цитоплазматическое наследование - это передача генов, происходящих вне ядра . Он обнаружен у большинства эукариот и, как известно, встречается в цитоплазматических органеллах, таких как митохондрии и хлоропласты, или у клеточных паразитов, таких как вирусы или бактерии . [1] [2] [3]

Органеллы [ править ]

Митохондрии содержат собственную ДНК . Они передаются от матери своим детям через цитоплазму яйцеклетки.

Митохондрии - это органеллы, которые преобразовывают энергию в результате клеточного дыхания . Хлоропласты - это органеллы, которые производят сахар посредством фотосинтеза в растениях и водорослях. Эти гены расположены в митохондриях и хлоропластах очень важны для правильной клеточной функции. Митохондриальная ДНКи другие внеядерные типы ДНК реплицируются независимо от ДНК, расположенной в ядре, которое обычно расположено в хромосомах, которые реплицируются только один раз перед делением клетки. Однако внеядерные геномы митохондрий и хлоропластов реплицируются независимо от деления клеток. Они воспроизводятся в ответ на возрастающие потребности клетки в энергии, которые корректируются в течение жизни клетки. Поскольку они реплицируются независимо, геномная рекомбинация этих геномов редко встречается у потомства, в отличие от ядерных геномов, в которых рекомбинация является обычным явлением.

Оплодотворение яйцеклеток - Zygote.png

Митохондриальные заболевания передаются по наследству от матери, а не от отца. Митохондрии с их митохондриальной ДНК уже присутствуют в яйцеклетке еще до того, как она оплодотворяется спермой. Во многих случаях оплодотворения головка сперматозоида попадает в яйцеклетку; оставляя позади свою среднюю часть с митохондриями. Митохондриальная ДНК сперматозоидов часто остается вне зиготы и исключается из наследования.

Паразиты [ править ]

Возможна также внеядерная передача вирусных геномов и симбиотических бактерий. Примером передачи вирусного генома является перинатальная передача. Это происходит от матери к плоду в течение перинатального периода, который начинается до рождения и заканчивается примерно через 1 месяц после рождения. В это время вирусный материал может передаваться от матери к ребенку с кровотоком или с грудным молоком. Это вызывает особую озабоченность у матерей-носителей вирусов ВИЧ или гепатита С. [2] [3] Симбиотические цитоплазматические бактерии также передаются по наследству от таких организмов, как насекомые и простейшие. [4]

Типы [ править ]

Существует три основных типа внеядерного наследования.

  • Вегетативная сегрегация является результатом случайной репликации и разделения цитоплазматических органелл. Это происходит с хлоропластами и митохондриями во время деления митотических клеток и приводит к дочерним клеткам, которые содержат случайный образец органелл родительской клетки. Пример вегетативной сегрегации - митохондрии бесполых размножающихся дрожжевых клеток. [5]
  • Однородительское наследование происходит во внеядерных генах, когда только один родитель вносит органелларную ДНК в потомство. Классическим примером передачи однопородных генов является наследование митохондрий человека по материнской линии . Митохондрии матери передаются потомству при оплодотворении через яйцеклетку. Митохондриальные гены отца не передаются потомству через сперму. Сообщалось об очень редких случаях, требующих дальнейшего изучения, отцовской митохондриальной наследования у людей, в которых митохондриальный геном отца обнаруживается у потомства. [6] Гены хлоропластов также могут наследоваться монородителем во время полового размножения.. Исторически считается, что они наследуются по материнской линии, но у многих видов все чаще выявляется отцовская наследственность. Механизмы монородительского наследования от вида к виду сильно различаются и довольно сложны. Например, было обнаружено, что хлоропласты проявляют материнский, отцовский и двупародительский типы даже в пределах одного и того же вида. [7] [8]
  • Бипорительское наследование происходит во внеядерных генах, когда оба родителя вносят органеллярную ДНК в потомство. Это может быть менее распространено, чем однопородное внеядерное наследование, и обычно встречается у допустимых видов лишь часть времени. Примером двуродительского митохондриального наследования являются дрожжи Saccharomyces cerevisiae . Когда две гаплоидные клетки противоположного типа спаривания сливаются, они обе могут вносить митохондрии в полученное диплоидное потомство. [1] [5]

Мутантные митохондрии [ править ]

Poky - это мутант гриба Neurospora crassa, который имеет экстраядерное наследование. Poky характеризуется медленным ростом, дефектом сборки митохондриальных рибосом и дефицитом нескольких цитохромов . [9] Исследования poky- мутантов были одними из первых, кто установил внеядерную митохондриальную основу для наследования определенного генотипа. Первоначально с помощью генетического скрещивания было установлено, что poky передается по материнской линии. [10] Впоследствии, первичный дефект в Poky мутантов был определен , чтобы быть делеция в митохондриальнойПоследовательность ДНК, кодирующая малую субъединицу митохондриальной рибосомной РНК . [11]

См. Также [ править ]

  • Материнский эффект
  • Плазмида
  • Ксения (растения)

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b К. В. Бирки-младший (1994). «Расслабленные и строгие геномы: почему цитоплазматические гены не подчиняются законам Менделя» . Журнал наследственности . 85 (5): 355–366. DOI : 10.1093 / oxfordjournals.jhered.a111480 .
  2. ^ a b Сангита Джайн; Нима Гохаркхай; Джордж Сааде; Гэри Д. Хэнкинс; Гарланд Д. Андерсон (2007). «Гепатит С при беременности». Американский журнал перинатологии . 24 (4): 251–256. DOI : 10,1055 / с-2007-970181 . PMID 17447189 . 
  3. ^ Б Патрик Дафф (1996). «ВИЧ-инфекция у женщин». Обновление первичной медико-санитарной помощи для акушерства и гинекологии . 3 (2): 45–49. DOI : 10.1016 / S1068-607X (95) 00062-N .
  4. ↑ Ян Сапп (2004). «Динамика симбиоза: исторический обзор». Канадский журнал ботаники . 82 (8): 1046–1056. DOI : 10.1139 / b04-055 .
  5. ^ a b К. Уильям Бирки, младший; Роберт Л. Страусберг; Жан Л. Форстер; Филип С. Перлман (1978). «Вегетативная сегрегация митохондрий в дрожжах: оценка параметров с помощью случайной модели». Молекулярная и общая генетика . 158 (3): 251–261. DOI : 10.1007 / BF00267196 . S2CID 24730742 . 
  6. ^ Марианна Шварц; Джон Виссинг (2003). «Новые образцы наследования при митохондриальных заболеваниях». Сообщения о биохимических и биофизических исследованиях . 310 (2): 247–251. DOI : 10.1016 / j.bbrc.2003.09.037 . PMID 14521902 . 
  7. ^ CW Борки, младший (1995). «Однородительское наследование митохондриальных и хлоропластных 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 .  
  8. ^ А. Кэти Хансен; Линда К. Эскобар; Лоуренс Э. Гилберт ; Роберт К. Янсен (2007). «Отцовское, материнское и двупарительское наследование генома хлоропластов у Passiflora (Passifloraceae): значение для филогенетических исследований» . Американский журнал ботаники . 94 (1): 42–46. DOI : 10,3732 / ajb.94.1.42 . PMID 21642206 . 
  9. ^ Lambowitz AM Боннэр WD (май 1974). «Митохондриальные бета-цитохромы дикого типа и слабые штаммы Neurospora crassa. Доказательства наличия компонента, восстанавливаемого только дитионитом». J. Biol. Chem . 249 (9): 2886–90. PMID 4275176 . 
  10. Перейти ↑ Mitchell MB, Mitchell HK (май 1952). «Случай« материнского »наследования у Neurospora Crassa» . Proc. Natl. Акад. Sci. США . 38 (5): 442–9. Полномочный код : 1952PNAS ... 38..442M . DOI : 10.1073 / pnas.38.5.442 . PMC 1063583 . PMID 16589122 .  
  11. ^ Akins RA, Lambowitz AM (июнь 1984). «[Poky] мутант Neurospora содержит делецию из 4 пар оснований на 5'-конце митохондриальной малой рРНК» . Proc. Natl. Акад. Sci. США . 81 (12): 3791–5. Bibcode : 1984PNAS ... 81.3791A . DOI : 10.1073 / pnas.81.12.3791 . PMC 345306 . PMID 6233613 .  

Внешние ссылки [ править ]

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