D сақинасы көшірмесі: хлоропласттар мен митохондриялардағы геномдық эволюцияның зерттелуі
D-loop replication
Хлоропласттар мен митохондриялар Д-тұйық көшірмесі арқылы геномдық материалды көшіреді. Бұл бактерияларға ұқсас, дөңгелек хромосомаларға қатысты. Геном көшіру процесін зерттеу.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Кіріспе
D-үлгілік репликация – хлоропластар мен митохондриялар сияқты дөңгелек ДНК-ның генетикалық материалының көшірілуінің ұсынылған процесі. D-ілмек репликациясын түсінудің маңызды бөлігі – көптеген хлоропластар мен митохондрияларда эукариоттардағы сызықтық хромосомалардың орнына бактериялар сияқты жалғыз дөңгелек хромосома бар. Дегенмен, көптеген хлоропластар мен митохондрияларда сызықтық хромосома болады, және D-ілмек репликациясы осы органеллалар үшін маңызды емес. Сондай-ақ, барлық дөңгелек геномдар геномын көшіру процесі ретінде D-ілмек репликациясын пайдаланбайды. Көптеген организмдерде плазмидтегі ДНК-ның бір жібі ауыр нуклеотидтерден (пуриндер: аденин және гуанин көп) тұрады. Бұл жіп H (ауыр) жіп деп аталады. L (жеңіл) жіп жеңіл нуклеотидтерден (пиримидиндер: тимин және цитозин) тұрады. Репликация ауыр жіптің көшірілуімен басталады, ол D-ілмектен (бақылау аймағы деп те аталады) басталады. D-ілмек – бұл дөңгелек ДНК-ның екі емес, үш жіптен тұратын қысқа бөлігі. Ортаңғы жіп, жеңіл жіпке толықтырылып, ауыр жіпті ығыстырып, ығысу ілмегін (D-ілмек) құрайды. Дөңгелек ДНК осы кішкентай D-ілмекпен тұрақты болып қалуы мүмкін және осы күйде қалуы мүмкін, бірақ ортаңғы жіп немесе ығыстыратын жіп, қысқа жартылай өмірге ие болғандықтан жиі алмастырылады және жасуша үшін энергия тұрғысынан қымбат. Схемада бұл құрылым D әрпіне ұқсайды. D-ілмек алғаш рет 1971 жылы ашылған, зерттеушілер микроскоппен қарағанда митохондриядағы ДНК-ның көп бөлігінде үш жіпті қысқа сегмент болғанын байқаған. D-ілмек репликациясының бірнеше ұсынылған механизмі бар, бірақ барлық модельдерде осы қадамдарға келісім бар. Келіспеушіліктер D-ілмекті репликация жүрмей тұрғанда сақтаудың маңыздылығына және репликация күтіп тұрған ДНК-ның ажыратылған жібін қандай механизмдер сақтайды дегенге байланысты.
D loop replication is a proposed process by which circular DNA like chloroplasts and mitochondria replicate their genetic material. An important component of understanding D loop replication is that many chloroplasts and mitochondria have a single circular chromosome like bacteria instead of the linear chromosomes found in eukaryotes. However, many chloroplasts and mitochondria have a linear chromosome, and D loop replication is not important in these organelles. Also, not all circular genomes use D loop replication as the process of replicating its genome. In many organisms, one strand of DNA in the plasmid comprises heavier nucleotides (relatively more purines: adenine and guanine). This strand is called the H (heavy) strand. The L (light) strand comprises lighter nucleotides (pyrimidines: thymine and cytosine). Replication begins with replication of the heavy strand starting at the D loop (also known as the control region). A D loop is a short portion in circular DNA that has three strands instead of two. The middle strand, which is complementary to the light strand, displaces the heavy strand and forms a displacement loop (D loop). Circular DNA is stable with this small D loop and can remain in this formation, but the middle strand, or the displacing strand, is replaced frequently due to its short half life, and is very energetically expensive to the cell. When diagramed, the resulting structure looks like the letter D. The D loop was first discovered in 1971 when researchers noticed that many DNA in the mitochondria they were examining under microscope contained a short segment that was tripled stranded. There is more than one proposed process through which D loop replication occurs, but in all of the models, these steps are agreed upon. The portions not agreed upon are what is the importance of maintaining a D loop when replication is not in progress, because it is energetically expensive to the cell, and what mechanisms, during replication, preserve the detached strand of DNA that is waiting to be replicated.
Маңыздылық
D буыны аймағы филогеографиялық зерттеулер үшін маңызды. Бұл аймақ ешқандай гендерді кодтамайтындықтан, уақыт өте келе сақталуы міндетті емес, сондықтан ол өлшем және ауыр/жеңіл тізбек факторларына байланысты азау шектеулермен ғана мутацияға ұшырай алады. Мутация жылдамдығы жануарлардың ядролық немесе митохондриялық геномдарындағы ең жоғары деңгейде болады. D буынындағы осы мутацияларды пайдалану арқылы түр ішіндегі және өте жақын туысқан түрлер арасындағы соңғы және жылдам эволюциялық өзгерістерді тиімді түрде қадағалауға болады. Мутация деңгейінің жоғары болуына байланысты, бұл соңғы емес эволюциялық өзгерістерді қадағалауда тиімді емес. Бұл геномикада D буынын қолданудың кең таралған тәсілі. Филогеографиялық зерттеулерде D буыны мутацияларын қолданудың бір мысалы – Пиреней түбегіндегі аз зерттелген қызыл бұғыны пайдалану арқылы құрастырылған филогенез. Ғалымдар осы қызыл бұғылардың ішіндегі D буыны полиморфизмін қадағалап, олардың бір-бірімен генетикалық байланысын анықтады. Сонымен қатар, олар осы қызыл бұғылар мен Еуропадағы басқа бұғылар арасындағы ұқсастықтар мен айырмашылықтарды анықтады. Тағы бір мысалда ғалымдар Шри-Ланкадағы ешкілердің генетикалық әртүрлілігін зерттеу үшін микросателлиттік маркерлермен бірге D буынындағы өзгерістерді қолданды.
The D loop region is important for phylogeographic studies. Because the region does not code for any genes, it is not imperative for this region to remain conserved over time, therefore, it is free to mutate with only a few selective limitations on size and heavy/light strand factors. The mutation rate is among the fastest of anywhere in either the nuclear or mitochondrial genomes in animals. Using these mutations in the D loop, recent and rapid evolutionary changes can effectively be tracked such as within species and among very closely related species. Due to the high mutation rate, it is not effective in tracking evolutionary changes that are not recent. This is a very common use of the D loop in genomics. One example of the use of D loop mutations in phylogeographic studies was the phylogeny assembled using the highly unstudied red deer on the Iberian peninsula. Scientist tracked the D loop polymorphisms within these red deer and determined the genetic relationship that these deer had among each other. They were also able to determine the relationships, based on D loop similarities and differences, between these red deer and other deer throughout Europe. In another example, scientist used the variations in the D loop, along with microsatellite markers, to study and map out the genetic diversity among goats in Sri Lanka.