Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Геномның горизонтальдық тегін көрсететін бөлігі
Part of a genome that has evidence of horizontal origins
Геномдық арал (ГИ) – геномның горизонтальдық тегінің дәлелі бар бөлігі. Бұл термин көбінесе микробиологияда, әсіресе бактерияларға қатысты қолданылады. ГИ көптеген функцияларды кодтай алады, симбиозға немесе патогенезге қатысады және организмнің бейімделуіне көмектеседі. ГИ-дің функциялық ерекшеліктеріне байланысты көптеген түрлері бар. Мысалы, патогенезбен байланысты ГИ жиі патогендік арал (ПАИ) деп аталады, ал көптеген антибиотикке төзімді гендері бар ГИ антибиотикке төзімділік аралдары деп аталады. Бір ГИ әртүрлі көлденең гендік трансфер (трансформация, конъюгация, трансдукция) түрлерінің нәтижесінде туысқан емес түрлерде кездесуі мүмкін. Бұл базалық құрамын талдау және филогенетикалық бағалау арқылы анықталады. Геномдық арал – геномның горизонтальдық трансфер арқылы пайда болған деп есептелетін сегменті. Геномдық аралды алғаш рет 2000 жылы Хакер және авторлар тобы ашқан.
A genomic island (GI) is part of a genome that has evidence of horizontal origins. The term is usually used in microbiology, especially with regard to bacteria. A GI can code for many functions, can be involved in symbiosis or pathogenesis, and may help an organism's adaptation. Many sub classes of GIs exist that are based on the function that they confer. For example, a GI associated with pathogenesis is often called a pathogenicity island (PAIs), while GIs that contain many antibiotic resistant genes are referred to as antibiotic resistance islands. The same GI can occur in distantly related species as a result of various types of horizontal gene transfer (transformation, conjugation, transduction). This can be determined by base composition analysis, as well as phylogeny estimations. Genomic island is an segment of genome that are thought to have originated from horizontal transfer method. Genomic Island was first discovered by Hacker etal in 2000
Есептеулік болжау
Геномдық аралдарды болжауға арналған әртүрлі бағдарламалар жасалған. Бұл құралдарды тізбекке негізделген әдістер және салыстырмалы геномика/филогенез негізделген әдістер деп жіктеуге болады. Тізбекке негізделген әдістер әртүрлі түрлердің геномдық тізбегінің құрамындағы табиғи айырмашылықтарға тәуелді. Аномальды тізбек құрамы көрсеткен геномдық аймақтар (мысалы, нуклеотидтік немесе кодондық ықпал) олар көлденең түрде ауысқан болуы мүмкін екенін көрсетеді. Бұл әдістердің екі негізгі кемшілігі – геномдағы табиғи өзгерістерге байланысты (кейде жоғары экспрессияланған гендерге байланысты) жалған болжамдар жасалуы мүмкін, сондай-ақ көлденең түрде ауысқан ДНК уақыт өте келе (иесінің геномына бейімделіп) өзгереді, сондықтан болжамдар тек жақында ғана алынған геномдық аралдармен шектеледі. Салыстырмалы геномикаға негізделген әдістер бірнеше туысқан түрлердің ақпаратын пайдаланып, көлденең түрде ауысқандығын көрсететін белгілері бар аймақтарды анықтауға тырысады. Мысалы, бір түрде кездесетін, бірақ басқа бірнеше туысқан түрлерде жоқ геномдық аймақ, оның көлденең түрде ауысқан болуы мүмкін екенін көрсетеді. Мұндай жағдайға басқаша түсіндірмелер де бар: (i) бұл аймақ ортақ ата-тектің геномында болған, бірақ салыстырылып жатқан басқа барлық түрлерде жойылған, немесе (ii) бұл аймақ ортақ ата-тектің геномында болмаған, бірақ мутация және табиғи іріктелу арқылы оны әлі де сақтап қалған түрде пайда болған. Аймақтың бірнеше рет жойылғаны туралы пікірге сыртқы топтардан алынған дәлелдер, ортақ ата-тектің геномында бұл аймақтың болғанын көрсететін жағдайларда, немесе филогенез салыстырмалы түрде аз жою оқиғаларын қажет ететінін көрсететін жағдайларда күш түседі. Мутация арқылы алынғаны туралы пікірге аймақтың бар екенін көрсететін түрдің басқа түрлерден айтарлықтай ерекшеленетіні немесе аймақтың өте кішкентай болғаны жағдайында күш түседі. (i) немесе (ii) нұсқаларының ықтималдығы таксондық іріктеу көптеген жойылған түрлерді қамтымаған жағдайда, әсіресе жою аймақтың болуымен байланысты болса, өзгеруі мүмкін. Геномдық аралдарды болжаудың ең дәл әдістерін біріктіретін әдіс мысалы – IslandViewer.
Various genomic island predictions programs have been developed. These tools can be broadly grouped into sequence based methods and comparative genomics/phylogeny based methods. Sequence based methods depend on the naturally occurring variation that exists between the genome sequence composition of different species. Genomic regions that show abnormal sequence composition (such as nucleotide bias or codon bias) suggests that these regions may have been horizontally transferred. Two major problems with these methods are that false predictions can occur due to natural variation in the genome (sometimes due to highly expressed genes) and that horizontally transferred DNA will ameliorate (change to the host genome) over time; therefore, limiting predictions to only recently acquired GIs. Comparative genomics based methods try to identify regions that show signs that they have been horizontally transferred using information from several related species. For example, a genomic region that is present in one species, but is not present in several other related species suggests that the region may have been horizontally transferred. The alternative explanations are (i) that the region was present in the common ancestor but has been lost in all the other species being compared, or (ii) that the region was absent in the common ancestor but was acquired through mutation and selection in the species in which it is still found. The argument for multiple deletions of the region would be strengthened if there is evidence from outgroups that the region was present in the common ancestor, or if the phylogeny implies relatively few actual deletion events would be required. The argument for acquisition via mutation would be strengthened if the species with the region is known to have diverged substantially from the other species, or if the region in question is small. The plausibility of either (i) or (ii) would be modified if taxon sampling omitted many extinct species that may have possessed the region, and particularly if extinction was correlated with the presence of the region. One example of a method that integrates several of the most accurate GI prediction methods is IslandViewer.
Мысалдар
Бактерияларда III және IV типті секрециялық жүйелердің көптеген түрлері геномдық аралдарда орналасқан. Бұл "аралдар" үлкен өлшемдерімен (>10 Кб), тРНК-ны кодтаушы гендермен жиі байланысуымен және геномның қалған бөлігімен салыстырғанда әртүрлі G+C құрамымен сипатталады. Көптеген геномдық аралдар қайталама құрылымдармен шектелген және фагтар мен плазмидтер сияқты басқа жылжымалы элементтердің фрагменттерін тасымалдайды. Кейбір геномдық аралдар, оның ішінде интегративтік және конъюгациялық элементтерге (ICE) жақын орналасқандар, хромосомадан өздігінен шығып, басқа қолайлы қабылдаушыларға берілуі мүмкін. Шығу процесі ICE механизміне тәуелді болса, интеграция геномдық аралдарда кездесетін интегразаларға байланысты.
In bacteria, many type III and type IV secretion systems are located on genomic islands. These "islands" are characterised by their large size(>10 Kb), their frequent association with tRNA encoding genes and a different G+C content compared with the rest of the genome. Many genomic islands are flanked by repeat structures and carry fragments of other mobile elements such as phages and plasmids. Some genomic islands, including those adjacent to integrative and conjugative elements (ICEs), can excise themselves spontaneously from the chromosome and can be transferred to other suitable recipients. While excision is dependent on the ICE machinery present, integration is attributed to integrases present on the genomic islands.