Геномдық рекомбинация ошақтары: құрылымы, ахуалы және эволюциялық маңызы
Recombination hotspot
Геномдағы рекомбинациялық ошақтар – ДНК жазылуы жоғары аймақтар. Митоз бен мейоз кезінде хромосомалардың дұрыс бөлінуіне, ДНК зақымдарын жөндеуге көмектеседі.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Рекомбинациялық ошақтар – геномдағы бейтарап деңгейге қарағанда рекомбинация деңгейі жоғары болатын аймақтар. Рекомбинациялық ошақтардағы рекомбинация жылдамдығы қоршаған аймақтан жүздеген есе артық болуы мүмкін. Рекомбинациялық ошақтар осы аймақтарда ДНК-ның жиі үзілуіне байланысты пайда болады және митоздық, сондай-ақ мейоздық жасушаларға да қатысты. Бұл термин бағдарламаланған мейоздық екі жіптің тепе-тең емес таралуы нәтижесінде туындайтын рекомбинация оқиғаларын да білдіре береді.
Recombination hotspots are regions in a genome that exhibit elevated rates of recombination relative to a neutral expectation. The recombination rate within hotspots can be hundreds of times that of the surrounding region. Recombination hotspots result from higher DNA break formation in these regions, and apply to both mitotic and meiotic cells. This appellation can refer to recombination events resulting from the uneven distribution of programmed meiotic double strand breaks.
Мейотикалық рекомбинация
Мейотикалық рекомбинация кроссовер арқылы жүзеге асады және бұл жасушаның гомологтық хромосомалардың дұрыс бөлінуін және ДНК зақымдануын жөндеуін қамтамасыз ететін механизм деп саналады. Кроссовер ДНК-ның екі жіпті үзілуін, содан кейін гомологқа жіптің енуін және одан кейінгі жөндеуді талап етеді. Рекомбинацияның басталу орындары әдетте тұқымдық талдау немесе байланыс тепе-теңдігін талдау арқылы кроссовер оқиғаларын карталау арқылы анықталады. Байланыс тепе-теңдігі адам геномында 30 000-нан астам "қызған орынды" анықтады.
Meiotic recombination through crossing over is thought to be a mechanism by which a cell promotes correct segregation of homologous chromosomes and the repair of DNA damages. Crossing over requires a DNA double stranded break followed by strand invasion of the homolog and subsequent repair. Initiation sites for recombination are usually identified by mapping crossing over events through pedigree analysis or through analysis of linkage disequilibrium. Linkage disequilibrium has identified more than 30,000 hotspots within the human genome.
Геномдық қайта реттеу
Рекомбинация геномдық қайта құрылымдалуға алып келетін ДНҚ көшіріліміндегі қателердің салдарынан да пайда болуы мүмкін. Мұндай оқиғалар көбінесе аурулармен байланысты. Дегенмен, геномдық қайта құрылымдалу эволюциялық дамудың итергіш күші деп есептеледі, себебі ол жаңа гендік комбинацияларды тудырады. Рекомбинация ошақтары келесі таңдау күштерінің өзара әрекеттесуінен пайда болуы мүмкін: геномдық қайта құрылымдалу арқылы генетикалық әртүрлілікті арттырудың пайдасы, ал қанағаттанарлық гендік комбинацияларды сақтауға бағытталған таңдау.
Recombination can also occur due to errors in DNA replication that lead to genomic rearrangements. These events are often associated with pathology. However, genomic rearrangement is also thought to be a driving force in evolutionary development as it gives rise to novel gene combinations. Recombination hotspots may arise from the interaction of the following selective forces: the benefit of driving genetic diversity through genomic rearrangement coupled with selection acting to maintain favorable gene combinations.
Басталу орындары
ДНҚ тізбегінде рекомбинацияға көбірек бейімделген "назақ орындар" бар. Бұл назақ орындар келесі тринуклеотидтік қайталанулармен байланысты: CGG CCG, GAG CTG, GAA TTC және GCN NGC.
DNA contains "fragile sites" within the sequence that are more prone to recombination. These fragile sites are associated with the following trinucleotide repeats: CGG CCG, GAG CTG, GAA TTC, and GCN NGC.
Транскрипциямен байланысты рекомбинация
ДНҚ-ның функционалдық аймақтарындағы гомологтық рекомбинация транскрипциямен күшті ынталандырылады, бұл әртүрлі организмдерде байқалады. Транскрипциямен байланысты рекомбинация, кем дегенде, ішінара, ДНК құрылымын ашу және рекомбиногендік ДНК зақымдануына себеп болатын экзогендік химиялық заттар мен ішкі метаболиттерге ДНК-ның қолжетімділігін арттыру қабілетіне байланысты болып көрінеді. Рекомбинация көбінесе өте ұқсас вирустар арасында жүреді, онда кроссоверлік сайттар геномның кез келген жерінде пайда болуы мүмкін, бірақ таңдау қысымынан кейін бұл сайттар белгілі бір аймақтарда/ыстық нүктелерде жинақталады. Мысалы, энтеровирустарда рекомбинация ыстық нүктелері 5' UTR капсид аймағының қосылысында және P2 аймағының басында анықталды. Бұл екі нүкте капсидті кодтайтын P1 аймағын қоршап тұрады.
Homologous recombination in functional regions of DNA is strongly stimulated by transcription, as observed in a range of different organisms. Transcription associated recombination appears to be due, at least in part, to the ability of transcription to open the DNA structure and enhance accessibility of DNA to exogenous chemicals and internal metabolites that cause recombinogenic DNA damages. Recombination frequently occurs among very similar viruses, where crossover sites may occur anywhere across the genome, but after selection pressure these sites tend to localize in certain regions/hotspots. For example, in Enteroviruses, recombination hotspots have been identified at the 5'UTR capsid region junction, and at the beginning of the P2 region. These two hotspots flank the P1 region that encodes for the capsid.