Миниспутник - Minisatellite

Эта статья о последовательности ДНК. Для класса размеров орбитального космического корабля см. миниатюрный спутник.

А мини-спутник это тракт повторяющихся ДНК в котором определенные Мотивы ДНК (длиной от 10 до 60 пар оснований ) обычно повторяются 5-50 раз.[1] Миниспутники встречаются более чем в 1000 точках в человеческий геном и они отличаются высокой частотой мутаций и большим разнообразием в популяции. Миниспутники занимают видное место в центромеры и теломеры хромосом, последний защищает хромосомы от повреждений. Название "спутник" относится к раннему наблюдению, что центрифугирование геномной ДНК в пробирке отделяет заметный слой основной ДНК от сопутствующих «спутниковых» слоев повторяющейся ДНК. Минисателлиты - это небольшие последовательности ДНК, которые не кодируют белки но появляются в геноме сотни раз, причем множество повторяющихся копий лежат рядом друг с другом.

Мини-спутники и их более короткие собратья, микроспутники вместе классифицируются как ВНТР (переменное количество тандемных повторов) ДНК. Как ни странно, мини-спутники часто называют VNTR, а микросателлиты часто называют короткими тандемными повторами (STR) или простыми повторами последовательностей (SSR).[2][3]

Структура

Мини-спутники состоят из повторяющихся, как правило, GC -богатые мотивы длиной от 10 до более 100 пар оснований. Эти вариантные повторы тандемно перемешаны. Некоторые минисателлиты содержат центральную последовательность (или «стержневую единицу») азотистых оснований «GGGCAGGANG» (где N может быть любым основанием) или, в более общем смысле, состоят из мотивов последовательности пуринов (Аденин (А) и Гуанин (G)) и пиримидины (Цитозин (C) и Тимин (Т)).[нужна цитата ]

Гипервариабельные минисателлиты имеют стержневые единицы длиной 9–64 п.н. и обнаруживаются в основном в центромерных регионах.[4]

У людей 90% минисателлитов находятся в субтеломерной области хромосом. Человек теломер сама последовательность представляет собой тандемный повтор: TTAGGG TTAGGG TTAGGG…

Функция

Были замешаны мини-спутники[нужна цитата ] как регуляторы экспрессия гена (например, на уровне транскрипция, альтернативное сращивание, или же контроль отпечатков ). Обычно это некодирующая ДНК, но иногда они являются частью возможные гены.[нужна цитата ]

Минисателлиты также составляют теломеры хромосомы, которые защищают концы хромосомы от разрушения или слияния с соседними хромосомами.

Изменчивость

Минисателлиты были связаны с уязвимыми участками хромосом и проксимальнее ряда точек разрыва повторяющейся транслокации.

Было продемонстрировано, что некоторые человеческие мини-спутники (~ 1%) гипермутабельный, со средней частотой мутаций в зародышевой линии от более 0,5% до более 20%, что делает их наиболее нестабильными участками генома человека, известными на сегодняшний день. В то время как другие геномы (мыши, крысы и свиньи) содержат минисателлитные последовательности, ни один из них не является гипермутабельным. Поскольку все гипермутируемые мини-спутники содержат внутренние варианты, они предоставляют чрезвычайно информативные системы для анализа сложных процессов оборота, которые происходят в этом классе тандемных повторов. Картирование минисателлитных вариантных повторов с помощью ПЦР (MVR-PCR) широко использовалось для составления диаграмм паттернов вкраплений вариантных повторов в массиве, что дает подробную информацию о структуре аллелей до и после мутации.[нужна цитата ]

Исследования выявили различные мутационные процессы, действующие в соматических и половых клетках. Соматическая нестабильность, обнаруженная в ДНК крови, показывает простые и редкие внутриаллельные события на два-три порядка ниже, чем в сперме. Напротив, в зародышевой линии происходят сложные межаллельные преобразования, подобные событиям.[5]

Дополнительный анализ последовательностей ДНК, фланкирующих человеческие мини-спутники, также выявил интенсивный и сильно локализованный мейотический кроссовер горячая точка, которая сосредоточена перед нестабильной стороной массивов миниспутников. Таким образом, оборот повторов, по-видимому, контролируется рекомбинационной активностью в ДНК, которая фланкирует массив повторов и приводит к полярности мутации. Эти открытия предполагают, что минисателлиты, скорее всего, эволюционировали как свидетели локализованных мейотических процессов. горячие точки рекомбинации в геноме человека.[нужна цитата ]

Было высказано предположение, что минисателлитные последовательности побуждают хромосомы обмениваться ДНК. В альтернативных моделях именно наличие соседних двухцепочечных горячих точек является основной причиной вариаций числа копий минисателлитных повторов. Соматический предполагается, что изменения являются результатом трудностей репликации (которые могут включать проскальзывание репликации, среди других явлений).[нужна цитата ]

Исследования показали[нужна цитата ] что эволюционная судьба минисателлитов имеет тенденцию к равновесному распределению по размеру аллелей, пока мутации во фланкирующей ДНК не повлияют на рекомбинационную активность минисателлита, подавляя нестабильность ДНК. Такое событие в конечном итоге привело бы к исчезновению гипермутируемого мини-спутника из-за мейотического драйва.

История

Первый человеческий миниспутник был открыт в 1980 г. A.R. Wyman и Р. Уайт,.[6] Обнаружив их высокий уровень изменчивости,[7] Сэр Алек Джеффрис развитый Дактилоскопия ДНК на основе мини-спутников, раскрытие первого иммиграционного дела с помощью ДНК в 1985 году и первого судебного дела об убийстве, убийства Эндерби в Соединенном Королевстве в 1986 году. Мини-спутники впоследствии также использовались для генетические маркеры в анализ связей и популяционные исследования, но вскоре были заменены микросателлитным профилированием в 1990-х годах.

Термин «сателлитная ДНК» возник в результате наблюдения в 1960-х годах фракции разрезанной ДНК, которая показала отчетливую плавучую плотность, обнаруживаемую как «сателлитный пик» при центрифугировании в градиенте плотности, и которая впоследствии была идентифицирована как большие центромерные тандемные повторы. Когда позже были идентифицированы более короткие (10-30 п.н.) тандемные повторы, они стали известны как минисателлиты. Наконец, с открытием тандемных итераций простых мотивов последовательностей был придуман термин микросателлиты.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Миниспутник в Национальной медицинской библиотеке США Рубрики медицинской тематики (MeSH)
  2. ^ Терпенни, П. и Эллард, С. (2005). Элементы медицинской генетики Эмери, 12-е. изд. Эльзевир, Лондон.
  3. ^ Джангампалли Ади, Прадип Киран (май 2011 г.). «Сравнение и корреляция распределения повторов простых последовательностей в геномах видов Brucella». Биоинформация. 6 (5): 179–182. Дои:10.6026/97320630006179. PMID  21738309.
  4. ^ Молекулярная генетика человека Том Страчан, Эндрю Рид, стр.289
  5. ^ Vergnaud G, Denoeud F (июль 2000 г.). «Минисателлиты: изменчивость и архитектура генома». Геномные исследования. 10 (7): 899–907. Дои:10.1101 / гр. 10.7.899. PMID  10899139.
  6. ^ Wyman AR, White R (ноябрь 1980 г.). «Высокополиморфный локус в ДНК человека». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 77 (11): 6754–8. Дои:10.1073 / pnas.77.11.6754. ЧВК  350367. PMID  6935681.
  7. ^ Джеффрис А.Дж., Уилсон В., Тейн С.Л. (март 1985 г.). «Гипервариабельные« минисателлитные »участки в ДНК человека». Природа. 314 (6006): 67–73. Дои:10.1038 / 314067a0. PMID  3856104.