Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Рибосомалық ДНҚ (rDNA) – рибосомалық РНҚ-ны кодтайтын ДНҚ тізбегі. Бұл тізбектер транскрипцияның басталуын және күшеюін реттейді, сондай-ақ транскрипцияланатын және транскрипцияланбайтын аралық сегменттерді қамтиды. Адам геномында ядролық ұйымдастырушы аймақтары бар 5 хромосома бар: акроцентрлік 13 (RNR1), 14 (RNR2), 15 (RNR3), 21 (RNR4) және 22 (RNR5) хромосомалары. РРНК-ның әртүрлі суббірліктерін кодтауға жауапты гендер адамда бірнеше хромосомаларда орналасқан. Алайда, рРНК-ны кодтайтын гендер домендерде өте сақталған, тек гендердің көшірме саны түрлерге қарай өзгереді.
Ribosomal DNA (rDNA) is a DNA sequence that codes for ribosomal RNA. These sequences regulate transcription initiation and amplification, and contain both transcribed and non transcribed spacer segments. In the human genome there are 5 chromosomes with nucleolus organizer regions: the acrocentric chromosomes 13 (RNR1), 14 (RNR2), 15 (RNR3), 21 (RNR4) and 22 (RNR5). The genes that are responsible for encoding the various sub units of rRNA are located across multiple chromosomes in humans. But the genes that encode for rRNA are highly conserved across the domains, with only the copy numbers involved for the genes having varying numbers per species.
Эукариоттар
600-ға жуық рДНК қайталануынан транскрипцияланған рРНҚ, эукариоттар жасушаларында табылған РНҚ-ның ең көп мөлшердегі бөлігін құрайды. 5S рДНК да Drosophila-дағыдай дербес тандемдік қайталануларда кездеседі. Ядрода хромосоманың рДНК аймағы, рДНК-мен кеңейтілген хромосомалық тізбектер құрайтын нуклеолус ретінде көрінеді. рРНҚ транскрипциялық бірліктері тандемдік қайталануларда шоғырланған. Бұл рДНК аймақтары нуклеолустың пайда болуына себепкер болғандықтан, нуклеолус ұйымдастырушы аймақтары деп те аталады. рДНК-да тандемдік қайталанулар көбінесе нуклеолустың ішінде кездеседі, бірақ гетерохроматикалық рДНК нуклеолустың сыртында табылса да мүмкін. Дегенмен, транскрипциялық белсенді рДНК нуклеолустың өзінде орналасқан. Бірнеше Drosophila-дағы 5S тандемдік қайталану тізбектері бір-бірімен салыстырылды, нәтижесінде түрлер арасында жиі енгізілулер мен жойылулар орын алатыны және олардың көбінесе сақталған тізбектермен шектелетіні анықталды. Бұл ДНК репликациясы кезінде жаңа синтезделген талшықтың сырғанауы немесе геннің конверсиясы арқылы болуы мүмкін. рДНК-ның кодтау аймақтарындағы сақталған тізбектер, тіпті ашытқы мен адам сияқты алыс түрлерді де салыстыруға мүмкіндік береді. Адамның 5.8S рРНК-сы ашытқының 5.8S рРНК-сымен 75% сәйкес келеді. Туыс түрлер үшін, түрлер арасындағы ITS (ішкі тізбектер) жолдарына қоса, рДНК сегментін салыстыру және филогенетикалық талдау сәтті жүргізіледі. рДНК қайталануының әртүрлі кодтау аймақтары әдетте әртүрлі эволюциялық жылдамдықтарды көрсетеді. Осының нәтижесінде, бұл ДНК кең жүйелік деңгейдегі түрлердің филогенетикалық ақпаратын ұсынуға қабілетті.
The rRNA transcribed from the approximately 600 rDNA repeats forms the most abundant section of RNA found in cells of eukaryotes. 5S rDNA is also present in independent tandem repeats as in Drosophila. In the nucleus, the rDNA region of the chromosome is visualized as a nucleolus which forms expanded chromosomal loops with rDNA. The rRNA transcriptional units are clustered in tandem repeats. These rDNA regions are also called nucleolus organizer regions, as they give rise to the nucleolus. In rDNA, the tandem repeats are mostly found in the nucleolus; but heterochromatic rDNA is found outside of the nucleolus. However, transcriptionally active rDNA resides inside of the nucleolus itself. 5S tandem repeat sequences in several Drosophila were compared with each other; the result revealed that insertions and deletions occurred frequently between species and often flanked by conserved sequences. They could occur by slippage of the newly synthesized strand during DNA replication or by gene conversion. Conserved sequences at coding regions of rDNA allow comparisons of remote species, even between yeast and human. Human 5.8S rRNA has 75% identity with yeast 5.8S rRNA. In cases for sibling species, comparison of the rDNA segment including ITS tracts among species and phylogenetic analysis are made satisfactorily. The different coding regions of the rDNA repeats usually show distinct evolutionary rates. As a result, this DNA can provide phylogenetic information of species belonging to wide systematic levels.
Рекомбинацияны ынталандыру әрекеті
5S генін, транскрипцияланбаған аралық ДНК және 35S генінің бір бөлігін қамтитын ашытқының рДНК фрагменті цис-әрекетті митоздық рекомбинацияны ынталандыратын белсенділікті орналастырды. Бұл ДНК фрагменті HOT1 деп аталатын митоздық рекомбинацияның ыстық нүктесін қамтиды. HOT1 ашытқы геномындағы жаңа орындарға енгізілгенде рекомбинацияны ынталандыратын белсенділікті көрсетеді. HOT1 құрамында 35S рибосомалық рРНК генінің транскрипциясын катализдейтін РНК полимераза I (PolI) транскрипция промоторы бар. PolI кемістігі бар мутантта HOT1 ыстық нүктесіндегі рекомбинацияны ынталандыратын белсенділік жойылады. HOT1-дегі PolI транскрипциясының деңгейі рекомбинация деңгейін анықтайды.
A fragment of yeast rDNA containing the 5S gene, non transcribed spacer DNA, and part of the 35S gene has localized cis acting mitotic recombination stimulating activity. This DNA fragment contains a mitotic recombination hotspot, referred to as HOT1. HOT1 expresses recombination stimulating activity when it is inserted into novel locations in the yeast genome. HOT1 includes an RNA polymerase I (PolI) transcription promoter that catalyzes 35S ribosomal rRNA gene transcription. In a PolI defective mutant, the HOT1 hotspot recombination stimulating activity is abolished. The level of PolI transcription in HOT1 appears to determine the level of recombination.
Клиникалық маңызы
Аурулар ДНК мутацияларымен байланысты болуы мүмкін, онда ДНК кеңейе алады, мысалы, Хантингтон ауруында, немесе жойылу мутацияларынан жоғалуы мүмкін. Бұл рДНК қайталануларында болатын мутацияларға да қатысты; рибосома синтезімен байланысты гендер бұзылса немесе мутацияланса, ол қаңқа немесе сүйек миымен байланысты әртүрлі ауруларға алып келуі мүмкін екені анықталды. Сонымен қатар, рДНК тандемді қайталануларын қорғайтын ферменттерге келтірілген кез келген зақым немесе бұзылу рибосома синтезін төмендетуі мүмкін, бұл жасушада басқа да кемшіліктерге әкеледі. Неврологиялық аурулар да рДНК тандемді қайталануларындағы мутациялардан туындауы мүмкін, мысалы, Блум синдромы, онда тандемді қайталану саны қалыпты санына қарағанда жүз есеге жуық артады. Рибосомалық ДНК-ның тандемді қайталануларының мутацияларынан да әртүрлі қатерлі ісіктер пайда болуы мүмкін. Жасуша желілері тандемді қайталанулардың орналасуын өзгерткеннен немесе рДНК-дағы қайталанулардың кеңеюінен қатерліге айналуы мүмкін.
Diseases can be associated with DNA mutations where DNA can be expanded, such as Huntington's disease, or lost due to deletion mutations. The same is true for mutations that occur in rDNA repeats; it has been found that if the genes that are associated with the synthesis of ribosomes are disrupted or mutated, it can result in various diseases associated with the skeleton or bone marrow. Also, any damage or disruption to the enzymes that protect the tandem repeats of the rDNA, can result in lower synthesis of ribosomes, which also lead to other defects in the cell. Neurological diseases can also arise from mutations in the rDNA tandem repeats, such as Bloom syndrome, which occurs when the number of tandem repeats increases close to a hundred fold; compared with that of the normal number of tandem repeats. Various types of cancers can also be born from mutations of the tandem repeats in the ribosomal DNA. Cell lines can become malignant from either a rearrangement of the tandem repeats, or an expansion of the repeats in the rDNA.