Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Неравный переход

Неравный кроссинговер - это тип события дупликации или делеции гена, при котором последовательность в одной цепи удаляется и заменяется дупликацией ее сестринской хроматиды в митозе или ее гомологичной хромосомы во время мейоза . Это тип хромосомного кроссовера между гомологичными последовательностями, которые не спарены точно. Обычно за возникновение кроссинговера ответственны гены. Он обменивается последовательностями различных связей между хромосомами. Считается, что наряду с конверсией генов он является основным фактором генерации дупликаций генов и источником мутаций в геноме. [1]

Механизмы [ править ]

Во время мейоза дублированные хромосомы ( хроматиды ) у эукариотических организмов прикрепляются друг к другу в области центромеры и, таким образом, спариваются. Затем материнские и отцовские хромосомы выравниваются рядом друг с другом. В течение этого времени рекомбинация может происходить посредством кроссинговера участков отцовской и материнской хроматид и приводит к реципрокной рекомбинации или невзаимной рекомбинации. [1] Неравный кроссинговер требует некоторого сходства между последовательностями, чтобы не было совмещения. Чем больше сходства в последовательностях, тем вероятнее возникнет неравный кроссинговер. [1] Таким образом, одна из последовательностей теряется и заменяется дублированием другой последовательности.

Когда две последовательности смещены, неравный кроссинговер может создать тандемный повтор на одной хромосоме и делецию на другой. Скорость неравного кроссинговера будет увеличиваться с увеличением количества повторяющихся последовательностей вокруг дупликации. Это связано с тем, что эти повторяющиеся последовательности будут объединяться в пары, позволяя возникать несоответствие в точке пересечения. [2]

Последствия для организма [ править ]

Неравный кроссинговер - это процесс, наиболее ответственный за создание региональных дупликаций генов в геноме. [1] Повторяющиеся раунды неравного кроссинговера вызывают гомогенизацию двух последовательностей. С увеличением количества дубликатов неравный кроссинговер может привести к дисбалансу доз в геноме и может быть очень вредным. [1] [2]

Эволюционные последствия [ править ]

При неравном кроссинговере между хромосомами может происходить большой обмен последовательностями. По сравнению с генной конверсией, которая может передавать максимум 1500 пар оснований, было обнаружено, что неравный кроссинговер в генах дрожжевой рДНК переносит около 20000 пар оснований в одном событии кроссовера [1] [3] Неравный кроссовер может сопровождаться согласованная эволюция дублированных последовательностей.

Было высказано предположение, что более длинный интрон, обнаруженный между двумя генами бета-глобина, является ответом на вредный отбор из-за неравного кроссинговера в генах бета-глобина. [1] [4] Сравнение альфа-глобина, не имеющего длинных интронов, и генов бета-глобина показывает, что согласованная эволюция альфа-глобина в 50 раз выше.

Когда неравный кроссинговер создает дупликацию гена , дубликат имеет 4 эволюционные судьбы. Это связано с тем, что очищающий отбор, действующий на дублированную копию, не очень силен. Теперь, когда есть дублирующая копия, нейтральные мутации могут воздействовать на дубликат. Чаще всего нейтральные мутации будут продолжаться до тех пор, пока дубликат не станет псевдогеном . Если дубликат копии увеличивает эффект дозировки продукта гена, то дубликат может быть сохранен как дублирующая копия. Неофункционализация также возможна: дублированная копия приобретает мутацию, которая придает ей другую функцию, чем ее предок. Если обе копии приобретают мутации, возможно, чтопроисходит субфункциональное событие . Это происходит, когда обе дублированные последовательности выполняют более специализированную функцию, чем предковая копия [5]

Размер генома [ править ]

Дупликации генов являются основной причиной увеличения размера генома, и, поскольку неравный кроссинговер является основным механизмом дупликации генов, неравный кроссинговер способствует эволюции размера генома, что является наиболее распространенным событием региональной дупликации, которое увеличивает размер генома.

Мусорная ДНК [ править ]

При просмотре генома эукариота бросается в глаза большое количество тандемных повторяющихся последовательностей ДНК, составляющих большую часть генома. Например, более 50% генома Dipodmys ordii состоит из трех специфических повторов. Drosophila virilis имеет три последовательности, которые составляют 40% генома, а 35% Absidia glauca представляют собой повторяющиеся последовательности ДНК. [1] На эти короткие последовательности не действует давление отбора, и частота повторов может быть изменена неравным кроссовером. [6]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Б с д е е г ч Граур, Дана; Ли, Вэнь-Сюн (2000). Основы молекулярной эволюции (второе изд.). Сандерленд, Массачусетс: ISBN Sinauer Associates, Inc. 0878932666.
  2. ^ a b Рассел, Питер Дж. (2002). iGenetics . Сан-Франциско: Бенджамин Каммингс . ISBN 0-8053-4553-1.
  3. ^ Szostak, JW; Ву Р. (1980). «Неравный кроссинговер в рибосомной ДНК Saccharomyces cerevisiae ». Природа . 284 (5755): 426–430. Bibcode : 1980Natur.284..426S . DOI : 10.1038 / 284426a0 .
  4. ^ Циммер, EA; Мартин, С.М.; Беверли, СМ; Кан, Ю.В.; Уилсон, AC (1980). «Быстрая дупликация и потеря генов, кодирующих альфа-цепи гемоглобина» . Proc. Natl. Акад. Sci. США . 77 : 2158–2162. Bibcode : 1980PNAS ... 77.2158Z . DOI : 10.1073 / pnas.77.4.2158 . PMC 348671 . PMID 6929543 .  
  5. ^ Сила, Аллан; Линч, Майкл; Пикеттб, Ф. Брайан; Амореса, Ангел; Яна, И-лин; Постлетвайта, Джон (1999). «Сохранение повторяющихся генов с помощью дополнительных дегенеративных мутаций» . Генетика . 151 (4): 1531–1545. PMC 1460548 . PMID 10101175 .  
  6. Перейти ↑ Zhang, J. (2003). «Эволюция гена ASPM человека, основного фактора, определяющего размер мозга» . Генетика . 165 (4): 2063–2070. PMC 1462882 . PMID 14704186 .