Минисателлит является трактом повторяющихся ДНК , в которых определенные мотивы ДНК ( в диапазоне длиной от 10-60 пар оснований ) , как правило , повторяются 5-50 раз. [1] Минисателлиты встречаются более чем в 1000 местах генома человека, и они отличаются высокой скоростью мутаций и большим разнообразием в популяции. [2] Минисателлиты занимают видное место в центромерах и теломерах хромосом, последние защищают хромосомы от повреждений. Название «спутник»относится к раннему наблюдению, что центрифугирование геномной ДНК в пробирке отделяет заметный слой основной ДНК от сопутствующих «спутниковых» слоев повторяющейся ДНК. Минисателлиты - это небольшие последовательности ДНК, которые не кодируют белки, но встречаются в геноме сотни раз, причем множество повторяющихся копий лежат рядом друг с другом.
Минисателлиты и их более короткие родственники, микросателлиты , вместе классифицируются как ДНК VNTR (переменное количество тандемных повторов). Как ни странно, мини-спутники часто называют VNTR, а микросателлиты часто называют короткими тандемными повторами (STR) или простыми повторами последовательностей (SSR). [3] [4]
Состав
Минисателлиты состоят из повторяющихся, обычно GC- богатых, мотивов, длина которых варьируется от 10 до более 100 пар оснований. Эти вариантные повторы тандемно перемешаны. Некоторые минисателлиты содержат центральную последовательность (или «ядро») азотистых оснований «GGGCAGGANG» (где N может быть любым основанием) или, как правило, состоят из мотивов последовательностей пуринов ( аденин (A) и гуанин (G)) и пиримидинов ( цитозин). (C) и тимин (T)). [ необходима цитата ]
Гипервариабельные минисателлиты имеют основные единицы длиной 9–64 п.н. и обнаруживаются в основном в центромерных регионах. [5]
У человека 90% минисателлитов находятся в субтеломерной области хромосом. Сама последовательность теломер человека представляет собой тандемный повтор: TTAGGG TTAGGG TTAGGG…
Функция
Минисателлиты были задействованы [ необходима цитата ] в качестве регуляторов экспрессии генов (например, на уровнях транскрипции , альтернативного сплайсинга или контроля импринта ). Обычно это некодирующая ДНК, но иногда они являются частью возможных генов . [ необходима цитата ]
Минисателлиты также составляют хромосомные теломеры, которые защищают концы хромосомы от разрушения или слияния с соседними хромосомами.
Изменчивость
Минисателлиты были связаны с уязвимыми участками хромосом и проксимальнее ряда точек разрыва повторяющейся транслокации.
Было продемонстрировано, что некоторые человеческие минисателлиты (~ 1%) являются гипермутабельными , со средней частотой мутаций в зародышевой линии от 0,5% до более 20%, что делает их наиболее нестабильной областью в геноме человека, известной на сегодняшний день. В то время как другие геномы (мыши, крысы и свиньи) содержат минисателлитные последовательности, ни один из них не является гипермутабельным. Поскольку все гипермутируемые мини-спутники содержат внутренние варианты , они представляют собой чрезвычайно информативные системы для анализа сложных процессов оборота, которые происходят в этом классе тандемных повторов. Картирование минисателлитных вариантных повторов с помощью ПЦР (MVR-PCR) широко использовалось для составления диаграмм паттернов вкраплений вариантных повторов в массиве, что дает подробную информацию о структуре аллелей до и после мутации. [ необходима цитата ]
Исследования показали, что в соматических и зародышевых клетках действуют различные мутационные процессы. Соматическая нестабильность, обнаруженная в ДНК крови, показывает простые и редкие внутриаллельные события на два-три порядка величины ниже, чем в сперме. Напротив, в зародышевой линии происходят сложные межаллельные преобразования, подобные событиям. [6]
Дополнительный анализ последовательностей ДНК, фланкирующих человеческие мини-сателлиты, также выявил интенсивную и сильно локализованную горячую точку мейотического кроссовера, которая сосредоточена выше нестабильной стороны мини-сателлитных массивов. Таким образом, оборот повторов, по-видимому, контролируется рекомбинационной активностью в ДНК, которая фланкирует массив повторов и приводит к полярности мутации. Эти находки предполагают, что минисателлиты, скорее всего, эволюционировали как свидетели локализованных горячих точек мейотической рекомбинации в геноме человека. [ необходима цитата ]
Было высказано предположение, что минисателлитные последовательности побуждают хромосомы обмениваться ДНК. В альтернативных моделях именно наличие соседних двухцепочечных горячих точек является основной причиной вариаций числа копий минисателлитных повторов. Предполагается, что соматические изменения являются результатом трудностей репликации (которые , среди прочего, могут включать проскальзывание репликации ). [ необходима цитата ]
Исследования показали , [ править ] , что эволюционная судьба мини - спутников стремится к равновесному распределению размеров аллелей, пока мутация в ДНК , фланкирующих не влияет на рекомбинационную активности минисателлита путем подавления нестабильности ДНК. Такое событие в конечном итоге привело бы к исчезновению гипермутируемого минисателлита из-за мейотического драйва.
История
Первый человеческий миниспутник был открыт в 1980 году А. Р. Вайманом и Р. Уайтом . [7] Обнаружив их высокий уровень изменчивости, [8] сэр Алек Джеффрис разработал дактилоскопию ДНК на основе мини-спутников, решив первое иммиграционное дело с помощью ДНК в 1985 году и первое судебное дело об убийстве, убийства Эндерби в Соединенном Королевстве в 1986 году. Минисателлиты впоследствии также использовались для генетических маркеров в анализе сцепления и популяционных исследованиях, но вскоре были заменены микросателлитным профилированием в 1990-х годах.
Термин «сателлитная ДНК» возник в результате наблюдения в 1960-х годах фракции разрезанной ДНК, которая показала отчетливую плавучую плотность, обнаруживаемую как «сателлитный пик» при центрифугировании в градиенте плотности, и которая впоследствии была идентифицирована как большие центромерные тандемные повторы. Когда позже были идентифицированы более короткие (10–30 п.н.) тандемные повторы, они стали известны как минисателлиты. Наконец, с открытием тандемных итераций простых мотивов последовательности, был придуман термин микросателлиты.
Смотрите также
Рекомендации
- ^ Миниспутник в Национальной медицинской библиотеке США по предметным заголовкам по медицинским предметам (MeSH)
- ^ Таун, Э. Джанет; Rees, Gwen S .; Лейт, Шерил; Винтер, Жанетт Ф .; Карвен, Джиллиан Б.; Стовалл, Мэрилин; Olsen, Jørgen H .; Речницер, Екатерина; Шредер, Хенрик; Гульдберг, Пер; Бойс, Джон Д. (март 2011 г.). «Минисателлитные мутации зародышевой линии у лиц, переживших рак в детстве и у молодых людей, получивших лечение радиацией» . Международный журнал радиационной биологии . 87 (3): 330–340. DOI : 10.3109 / 09553002.2011.530338 . ISSN 0955-3002 . PMC 3766628 . PMID 21087171 .
- ^ Стяжатель, P. & Ellard, S. (2005). Элементы медицинской генетики Эмери, 12-е. изд. Эльзевир, Лондон.
- ^ Джангампалли Ади, Прадип Киран (май 2011 г.). «Сравнение и корреляция распределения простых последовательностей повторов в геномах видов Brucella» . Биоинформация . 6 (5): 179–182. DOI : 10.6026 / 97320630006179 . PMID 21738309 .
- ^ Человеческая молекулярная генетика Томом Страчаном, Эндрю Ридом, p289
- ^ Vergnaud G, Denoeud F (июль 2000 г.). «Минисателлиты: изменчивость и архитектура генома» . Геномные исследования . 10 (7): 899–907. DOI : 10.1101 / gr.10.7.899 . PMID 10899139 .
- ^ Wyman AR, White R (ноябрь 1980 г.). «Высокополиморфный локус в ДНК человека» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 77 (11): 6754–8. DOI : 10.1073 / pnas.77.11.6754 . PMC 350367 . PMID 6935681 .
- ^ Джеффрис А.Дж., Уилсон В., Тейн С.Л. (март 1985 г.). «Гипервариабельные« минисателлитные »участки в ДНК человека». Природа . 314 (6006): 67–73. DOI : 10.1038 / 314067a0 . PMID 3856104 .